Logiciels de simulation et EAO en SVT

Et enquête sur les outils les plus utilisés
samedi 7 mars 2009
par  Alain Prevot

Le jongleur acrobate - Feutre et collage - Adèle Prévot
Depuis les années quatre-vingts, à côté des logiciels d’ExAO (expérimentation assistée par ordinateur), se sont développés les logiciels d’EAO, d’enseignement assisté par ordinateur. Illustrer pour faire comprendre est un souci permanent des enseignants de SVT, avec des outils qui ne cessent de progresser : “ prenez le livre, page nn ”, dessins polycopiés à l’alcool des années 1960, projection d’images argentiques,... et maintenant vidéoprojecteur et ordinateur. Avec ces derniers médias, se sont développés deux supports plus ou moins interactifs : – le logiciel de simulation, – le logiciel d’animation (Flash...) ou le diaporama.

Comme toujours en informatique, deux logiques se confrontent, celle du logiciel propriétaire payant et celle du logiciel libre ou gratuit, développé le plus souvent par des collègues passionnés. Nous avons voulu nous faire une idée des produits les plus utilisés : ce dossier a été réalisé après consultation des adhérents du SNES inscrits sur le forum de SVT.

Y.C.

Sur cette page :

| Modélisation et simulation | Simulation élaborée ou simple visualisation ? |
Les plus utilisés, résultats d’enquête | En perspective de l’ECE |
Pour en savoir plus |

size="2">Modélisation et simulation

Le mot modélisation correspond à des maquettes géologiques, des maquettes 3D de molécules, des réseaux de neurones représentés par des résistances et des capacités, à la cinétique de molécules et d’enzymes représentées par des boules ou des points sur un écran 2D ou dans un espace 3D, à la transmission de gènes au cours des générations représentés par des boules tirées “ au hasard ” dans une urne, ou bien à une formule mathématique. Ainsi, le modèle est une représentation simplifiée et si possible parfaitement contrainte d’un objet ou d’un phénomène réel.

Tous ces modèles permettent de réaliser des simulations, c’est-à-dire d’obtenir des résultats possibles en faisant varier les divers paramètres du modèle. Il faut ensuite comparer ces résultats théoriques aux données expérimentales (ou d’observation) réelles pour observer le degré de concordance, ou bien un écart qui devient alors source de modification du modèle, de modification de l’expérience ou de recherche des causes biologiques (ou géologiques) de cet écart.

Le mot simulation a parfois un sens très négatif car il fait penser à “ simulateur ”, ou à simulacre, c’est-à-dire que le procédé est jugé artificiel et qu’il éloigne de la réalité. Il devient même parfois une imitation frauduleuse de la réalité. Les automates font sourire et les “ lois d’échelle ” nous rappellent que si la longueur double, la surface est multipliée par quatre et le volume par huit. La maquette en réduction est donc faussée. Mais, en même temps, la simulation apparaît indispensable dans de nombreux domaines scientifiques qui échappent à l’observation ou à l’échelle humaine (temps en géologie, taille des atomes et molécules en chimie et en biochimie…).

En fait la simulation met les élèves en position active car ils doivent prévoir et obtenir des résultats puis les confronter aux données expérimentales. La simulation permet aussi d’isoler les différentes variables pour rendre les phénomènes plus facilement accessibles aux élèves. La simulation nous ramène nécessairement à l’expérience réelle.

Générateur de nombres au hasard (fonction ALEA de Excel, ou RANDOM des calculatrices), calcul de l’espérance de vie, prévisions de la transmission verticale des gènes au cours des générations selon le modèle de Hardy - Weinberg, dérive génétique (genetic drift), dynamique des populations selon une loi continue ou discontinue, phénomènes chaotiques, modélisation de l’ADN à l’aide des chaînes de Markov, croissance homothétique ou allométrique des divers organes d’un organisme, etc. : tout cela se trouve sur des sites Internet.

G. R.


<font
color="#000080" size="3" face="Arial">Simulation élaborée ou simple visualisation ?

De la simulation élaborée utilisant une base de données considérable à l’illustration - visualisation, les utilisations pédagogiques des différents types de supports ne sont pas comparables.

D’un côté, les logiciels "lourds" permettent de réelles "manipulations" par les élèves. Ceux-ci sont devenus quasiment incontournables, principalement dans le programme actuel du lycée. On peut citer Sismolog pour l’étude des phénomènes géophysiques, Anagène pour le traitement des séquences d’ADN, tous deux étant des logiciels payants. Des alternatives gratuites existent cependant : Tectoglob possède quasiment toutes les fonctionnalités de Sismolog, de même qu’Educarte (utilisable uniquement en ligne sur le site Sismo à l’école) ; tandis que Gene, quoique plus simple, peut remplacer Anagène. Dans la liste des logiciels gratuits, trois sont associés à de grosses bases de données et font partie des grands classiques : Phylogène (Phylogenèse), Rasmol et RasTop (biologie moléculaire).

De l’autre, les logiciels plus "modestes" sont généralement moins interactifs, mais possèdent un vrai intérêt pédagogique. Parmi les plus utilisés, on peut citer :
– des gratuits comme Phyloboite (classification en 6e), Cœur, Pulmo, AllèlesABO… ;
– des payants comme Modsim (hormones sexuelles) et Diet (alimentation).

Mesurim est un peu à part : logiciel gratuit de traitement d’images, il peut être utilisé dans des contextes très variés (schématisation, comptage, biométrie…).

Enfin, des animations Flash ou des diaporamas animés, disponibles sur de nombreux sites, peuvent efficacement compléter et illustrer certaines parties plus magistrales d’un cours.

Plutôt que de dresser une liste qui ne pourrait être exhaustive et qui évolue sans cesse, nous préférons recommander la consultation de quelques sites très complets qui proposent, en plus d’un classement par niveau ou par thème, des informations pratiques, techniques et pédagogiques ainsi que des liens de téléchargement pour chaque logiciel référencé : SVT Log, animé par plusieurs collègues, et le site d’Eric Jourdan, collègue faisant un travail impressionnant, sont parmi les plus complets. Certains sites académiques (Dijon, Toulouse et Rouen par exemple) complètent cette collection avec, en plus, des animations et des diaporamas.

Notre enquête auprès des enseignants de SVT membres du Snes, comme notre pratique de classe, nous amènent à noter que l’utilisation des outils multimédia nécessite un investissement important de l’enseignant : recherche du logiciel, installation sur l’ensemble des postes ou sur le serveur (s’il l’accepte), mises à jour et importation des nouvelles bases de données, formation à son utilisation, préparation rigoureuse des séquences, résolution de bugs… Des outils précieux et aussi beaucoup de travail supplémentaire.

X. H.


<font
color="#000080" size="3" face="Arial">Les plus utilisés, résultats d’enquête

Résultats d’un sondage effectué sur la liste de diffusion SVT-SNES :

En Sixième

- Phyloboite sur le site de l’académie de Toulouse, gratuit. Limite : liste d’animaux figée.
- Plante sur 44.svt.free.fr, gratuit.
- Clé de détermination de végétaux sur le site de l’académie de Rouen, gratuit.
- Nutrition des végétaux sur 44.svt.free.fr, gratuit et très facile.
- Pelotes de réjection sur 44.svt.free.fr, gratuit mais demandant plus d’encadrement.

- Suite logicielle des Cahiers de la Cypriolette, payant et recueillant des avis contrastés en particulier quant au rapport qualité/prix.

En Cinquième

- Pulmo sur le site de l’académie de Toulouse, gratuit.
- McDo sur le site wwwppeda.free.fr, gratuit, très ludique, avec un embarras sur le nom choisi !
- Logiprof Energie distribué par Pierron, payant, simple et facilement utilisable.

En Quatrième

- TectoGlob sur le site de l’académie d’Amiens, gratuit, bonne alternative à Sismolog mais sans limites de plaques.
- Educarte sur Edusismo.org, équivalent gratuit de Sismolog, en ligne seulement.
- Google Earth avec séismes et volcans, plaques géologiques.
- Seismic waves, gratuit.

- Et des animations :
- Tectonique.exe, Cycles.exe, Reproduction.exe, Hormones sur le site de l’académie de Rouen.
- Dissection de la Grenouille, cmd.exe sur le site de l’académie de Créteil
- Reproduction humaine chez Jeulin, payant.

En Troisième

- AllèlesABO sur le site wwwppeda.free.fr, gratuit.
- Phagocytose sur le site ecynthia.free.fr, animation gratuite.
- Caryotype au CNED, facile et ludique (payant).
- Immunologie, Génétique chez Jeulin->http://www.ecoledessciences.fr/sites/jeulin/produits/8/835872.aspx], payant.

En Seconde

- Rastop sur le site de l’INRP, gratuit, l’installation des molécules n’est pas aisé.
- Rasmol sur le site de l’INRP
- Phylogène sur le site de l’INRP, gratuit.

- Et aussi cœur, regnerv, heart régulation, respir, cellule3D accessibles à partir de Svtlog.free.fr, tous gratuits (animations).
- Anagène sur le site du CNDP.

En Première et Terminale (selon les filières)

- Gene accessible à partir de Svtlog.free.fr, alternative simple à Anagène, gratuit.
- Sismolog, payant, distribué par Chrysis, puissant et facile d’emploi.
- Diet distribué par Jeulin, payant, très complet.
- Des animations gratuites, Lignée humaine, VIH1, cycle du VIH, reprod2-cycles sexuels de mammifères disponibles sur Svtlog.free.fr.

- En spécialité de TS Oxygène, Vostock, Climat2 disponibles sur Svtlog.free.fr.

- Mesurim, logiciel de JF Madre, sur le site de l’académie d’Amiens, gratuit, avis partagés mais souvent utile en ECE.
- Modsim concernant les hormones sexuelles diffusé par Jeulin


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color="#000080" size="3" face="Arial">En perspective de l’ECE

L’appel à des logiciels lors de l’évaluation des capacité expérimentales en TS est devenu très fréquent, au point qu’il est prudent par exemple d’entraîner les élèves à produire des images numériques lors des observations microscopiques... Un rapide inventaire des outils numériques (hors ExAO) nous conduit à cette liste d’incontournables : logiciels spécialisés Anagene, Phylogene, Rastop, Sismolog, Educarte, PaleoVu, Radiochronologie ; logiciels généralistes Google Earth, Mesurim ou Paint (traitement d’images), tableur (Excel ou d’OpenOffice), voire traitement de texte et éditeur de diaporamas ; éventuellement Metamod (pétrographie). Pensez-y avant la Terminale !

A. P.


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color="#000080" size="3" face="Arial">Pour en savoir plus

Sites de logiciels libres (ou propriétaires gratuits) :

- Svtlog.free.fr, déjà cité ;

- Pages personnelles d’Eric Jourdan (déjà cité), très bien classés ;

- Académie de Roeun (logiciels divers, non spécifiques aux SVT) ;
et aussi.

Animations :

- Encore l’académie de Roeun ;

- Site de Claude Perrin .

Diaporamas :

- Site de l’académie de Dijon.

Des articles de fond sur modélisation et simulation :

-  parus dans les Dossiers de l‘Ingénierie éducative, avec également des liens. Profitez-en pour découvrir le dernier numéro de cette excellente revue.

- La modélisation en géologie sur le site du CNRS
Les principes et les pionniers de la modélisation :
. Avec GéoManips, vous accompagnerez le chercheur sur le terrain, découvrirez les expériences qu’il mène en laboratoire, les « réaliserez » à l’aide de présentations pédagogiques.



On peut trouver sur le réseau de nombreuses listes. Le dossier TICE de l’académie de Besançon répertorie et analyse de petits logiciels gratuits faits par des collègues (d’intérêt inégal mais souvent bien utiles) et quelques autres plus complexes, gratuits ou non.


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