Modélisation, simulation

Journée TICE et SVT

Isabelle Huriot

22 avril 2010

Quelques généralités ….

Modélisation, simulation, élaboration de théories, expérimentation sont souvent étroitement associées dans les activités scientifiques.

Sources utilisées : - Revue Aster n°43 ( INRP)- Les dossiers de l’ingénierie éducative (CNDP)

Les modèles conceptuels peuvent parfois conduire à la réalisation de modèlesanalogiques (des maquettes) ou numériques (des logiciels). Ex : logiciel de visualisation 3D des molécules

Quelques généralités …

Quelques généralités …

Il ne s’agit pas, pour l’instant en SVT, d’enseigner la modélisation mais de faire acquérir des savoirs aux élèves avec la modélisation et la simulation.

Modélisation et simulation visent à faciliter la compréhension de certains phénomènes ou concepts et leur mémorisation.

Quelques généralités…

Alors que de nombreux phénomènes biologiques et géologiques sont inaccessibles à l’expérimentation directe en classe, modélisation et simulation constituent une alternative pour l’enseignant.

La simulation permet de placer l’élève en situation de recherche et - dans une démarche inductive – de lui permettre de construire des savoirs : simuler pour apprendre.

Quelques généralités …

Leur usage - surtout s’agissant d’outils TICE - suppose cependant de repenser en permanence la relation entre ce qui est réel et ce qui est virtuel,

et ce d’autant plus que le modèle (par ex mathématique) sous jacent à la simulation est rarement accessible aux élèves.

Vers une typologie des outils …

Les animations se caractérisent par leur faible niveau d’interactivité, elles offrent peu ou pas de degré de liberté à son utilisateur.

Exemple mouvements atmosphériques ou cycle du carbone en seconde ou ex collège

Un logiciel de simulation est également fondé sur un modèle implicite auquel l’utilisateur n’a pas accès, il lui est néanmoins possible de « jouer », de simuler un comportement dépendant du choix des paramètres qu’il a effectués.

Vers une typologie des outils …

Quelques exemples en collège : Simuler des expérimentations dans le but

de faire découvrir la spécificité des anticorps, le trajet du message nerveux, la régulation de la glycémie, le contrôle hormonal des cycles sexuels, la fusion partielle d’une roche ….

Simuler l‘évolution de l’alcoolémie au cours du temps (Education à la sécurité routière).

Simuler l’évolution de la population des proies et des prédateurs dans un étang par exemple suite à une pollution (EDD)

Extrait du CD rom l’étang, un écosystème.

Prédateurs durée de vie : 28 joursnombre : 90Proies durée de vie : 7 joursnombre :120

Prédateurs

durée de vie :19 jours

nombre : 90

Proies

durée de vie : 7 jours

nombre :120

Vers une typologie des outils TICE

Enfin les logiciels de modélisation permettent d’élaborer le modèle qui sera utilisé pour les simulations. Ce modèle est explicite dans la mesure où les règles ont été déclarées par l’élève.

Préparation de l’activité avec Modglyc

Une fois le modèle validé en le confrontant aux données empiriques, il devient un outil pour mener une démarche d’investigation :

Comment la glycémie est elle maintenue constante alors que les apports en glucose sont discontinus et l’activité physique et intellectuelle variables?

Comment corriger la glycémie lors d’un diabète insulinodépendant?

…

Risques et limites…- délaisser l’étude du réel pour lui substituer un travail sur ordinateur basé sur l’emploi de simulations- en dehors du domaine de validité du modèle, le raisonnement devient erroné

Mais un enjeu…

Ces outils recèlent un potentiel éducatif intéressant dans la mesure où ils permettent de favoriser l’implication des élèves dansune démarche d’investigation.