Compétences CRCN, certification Pix

Exploiter des bases de données scientifiques avec les élèves NOAA, AVISO, NEO, Global Monitoring Laboratory, NASA-GPS, Paleobiomes, Géodes

Un certain nombre de notions des programmes de SVT se prêtent bien à une investigation auprès de banques scientifiques en ligne. Or, dans le préambule des nouveaux programmes de SVT au lycée, l’usage des bases de données scientifiques est préconisé en tant que nouvelle compétence numérique.
Aujourd’hui, la certification Pix évalue différentes compétences dont certaines (par exemple mener une recherche et une veille d’information, gérer des données, traiter des données) sont particulièrement travaillées lors de l’utilisation d’une base de données.
Tous les feux sont donc au vert pour inciter les élèves à utiliser les banques de données offertes par la communauté scientifique. Cet article propose quelques exemples d’activités allant dans ce sens.

Auteur de cet article : Anne FLORIMOND, professeur de SVT au lycée Richelieu (Rueil-Malmaison)

En bref : CRCN et Pix

Un cadre de référence des compétences numériques (CRCN), organisé en cinq domaines et seize compétences numériques, valable de l’école primaire à l’université, a été défini.

Cadre de référence des compétences numériques (CRCN)
  • Collaborer
  • Interagir
  • Partager et publier
  • S’insérer dans le monde numérique
  • Adapter les documents à leur finalité
  • Développer des documents multimédia
  • Développer des documents textuels
  • Programmer
  • Évoluer dans un environnement numérique
  • Résoudre des problèmes techniques
  • Gérer des données
  • Mener une recherche et une veille d’information
  • Traiter des données
  • Protéger la santé, le bien-être et l’environnement
  • Protéger les données personnelles et la vie privée
  • Sécuriser l’environnement numérique

Ce cadre de référence propose huit niveaux de maîtrise progressive de ces compétences pour les élèves de l’enseignement scolaire, pour les étudiants de l’enseignement supérieur et dans un contexte de formation d’adultes. Les niveaux de maîtrise de 1 à 5 sont proposés plus particulièrement pour les élèves de l’école élémentaire, du collège et du lycée.
Les compétences numériques font l’objet d’une certification délivrée par la plateforme Pix en fin de cycle 4 au collège et au cycle terminal du lycée. Les évaluations et la certification dans ce cadre se substituent au B2i.
Source : https://eduscol.education.fr/721/cadre-de-reference-des-competences-numeriques

Des exemples d’activités exploitant des bases de données et sollicitant des compétences du CRCN

EN PREMIÈRE enseignement scientifique

Un exemple dans le thème : " Le Soleil, notre source d’énergie "
Partie du programme : 2.3 Une conversion biologique de l’énergie solaire : la photosynthèse
Savoir-faire (BO) en relation avec l’activité : Recenser, extraire et organiser des
informations pour prendre conscience de l’importance planétaire de la photosynthèse

Recherche à mener

À partir de requêtes pertinentes menées auprès du serveur d’images satellitales de la Nasa, mettre en évidence le lien entre la puissance radiative solaire reçue et l’importance de la photosynthèse.

Ressource : une base de données

Base de données à exploiterSuggestion d’utilisation
site NEO (Nasa Earth Observations) À l’aide du tutoriel d’utilisation de la banque NEO de la NASA, acquérir trois sortes de cartes (photosynthèse océanique, photosynthèse continentale et puissance solaire reçue) pour la même année, en hiver et en été.
Tutoriel serveur d’images NEO-NASA


- Composer un fichier numérique (diaporama) avec les trois cartes obtenues.

- Montrer (à l’aide de légendes ciblant des zones d’intérêt) :

  • le lien entre la puissance solaire reçue et la photosynthèse réalisée
  • un (des) endroit(s) où cette relation n’est pas évidente.

Des exemples de productions d’élèves au cours d’une séance de 55 minutes, en présentiel :

Exemple 1 de production
Exemple 2 de production

Les compétences du CRCN travaillées dans cette activité :

Communication et collaboration
  • Collaborer
  • Interagir
  • Partager et publier
  • S’insérer dans le monde numérique
Création de contenus
  • Adapter les documents à leur finalité
  • Développer des documents multimédia
Informations et données
  • Gérer des données
  • Mener une recherche et une veille d’information

EN PREMIÈRE spécialité SVT

Un exemple dans le thème : "La dynamique interne de la Terre"
Partie du programme : La dynamique de la lithosphère
Notions (BO) en relation avec l’activité :
- Le mouvement des plaques, dans le passé et actuellement, peut être quantifié par différentes méthodes géologiques : études des anomalies magnétiques, mesures géodésiques, détermination de l’âge des roches par rapport à la dorsale, alignements volcaniques liés aux points chauds.
- La distinction de l’ensemble des indices géologiques et les mesures actuelles permettent d’identifier des zones de divergence et des zones de convergence aux caractéristiques géologiques différentes (marqueurs sismologiques, thermiques, pétrologiques).
Capacités (BO) en relation avec l’activité :
- Analyser des bases de données de vitesse de déplacement (mesure laser, mesures GPS).

Recherche à mener

Si différentes méthodes géologiques permettent de reconstituer le déplacement passé des plaques, seules les mesures GPS permettent une quantification actuelle et précise de leur mouvement actuel.
Le système de positionnement global (GPS) est une constellation de 30 satellites qui sert à la mesure précise de la position géodésique de stations équipées de récepteurs. L’incontournable site de la NASA met à la disposition du grand public les données provenant de plus de 2000 récepteurs dispersés sur le globe.
Après avoir récupéré auprès du site de la NASA un jeu de mesures GPS appropriées pour l’étude d’une zone de divergence et d’une zone de convergence de votre choix, utilisez-les pour représenter et quantifier le mouvement actuel des plaques dans les deux zones choisies.

Ressources :

  • Site de la NASA : https://sideshow.jpl.nasa.gov/post/series.html
  • Tutoriel : Constituer des fichiers actualisés de mesures géodésiques
    acquérir et traiter des données géodésiques
  • Planisphère papier avec différentes stations GPS
    plaques lithosphériques et stations GPS
  • Méthodologie pour la construction du vecteur-vitesse du déplacement d’une
    station à partir des mesures GPS
    Méthodologie pour la construction du vecteur-vitesse de déplacement d’une station
  • Un tableur-grapheur

Déroulement du travail :
- Choisir sur le planisphère deux couples de stations correspondant à l’objet d’étude
- Acquérir auprès du site de la NASA les mesures GPS des stations choisies ;
- Générer pour chaque station son fichier xls contenant, à différentes dates, son déplacement en longitude et son déplacement en latitude ;
- Traiter graphiquement, pour chaque station, les mesures géodésiques afin d’obtenir les courbes de tendance de son déplacement longitudinal et latitudinal en fonction du temps ;
- À partir des coefficients directeurs des droites de régressions obtenues, effectuer pour chaque station la construction de son vecteur-vitesse de déplacement.

Voir des exemples de fichiers de données brutes-formatées-traitées :

Exemple de fichiers prouvant la divergence (stations HOFN et REYK)

Les compétences du CRCN travaillées dans cette activité :

Communication et collaboration
  • Partager et publier
  • S’insérer dans le monde numérique
Création de contenus
  • Adapter les documents à leur finalité
Informations et données
  • Gérer des données
  • Mener une recherche et une veille d’information
  • Traiter des données

Un exemple dans le thème : "Corps humain et santé"
Partie du programme : Altérations du génome et cancérisation
Notions (BO) en relation avec l’activité :
- La connaissance des causes d’apparition d’un type de cancer permet d’envisager des mesures de protection (évitement des agents mutagènes, surveillance régulière en fonction de l’âge, vaccination), de traitements (médicaments, thérapie génique par exemple) et de guérison.

Recherche à mener

Selon des études scientifiques, 35% des décès en France sont dus à des cancers.
Connaitre les causes de cette maladie est enjeu pour la prévenir, en évitant les facteurs de risque.
À partir d’un choix pertinent d’indicateurs sur la plate-forme Géodes, produire une infographie illustrant le lien possible entre la consommation de tabac et la survenue de certains cancers.

Ressources : Le site [Géodes->https://geodes.santepubliquefrance.fr/] de Santé publique France.
Géodes permet de visualiser sous forme de cartes, graphiques et tableaux des données statistiques dans la domaine de la santé.
Pour que les élèves se familiarisent avec ce site avant la séance, il peut être intéressant des les diriger vers les deux ressources suivantes :
- article : Santé publique France lance Géodes, un observatoire cartographique dynamique permettant d’accéder aux principaux indicateurs de santé
- Vidéo (tutoriel de Géodes) à visionner jusqu’à t=3 minutes

Un exemple de cartes générées pour rechercher un lien éventuel entre une pathologie (cancer lèvre-bouche-pharynx) et un déterminant (la consommation quotidienne de tabac) :
Comparaison des taux (par régions) d'incidence du cancer bouche-lèvres-pharynx et de consommation de tabac

Les compétences du CRCN travaillées dans cette activité :

Informations et données
  • Mener une recherche et une veille d’information

EN TERMINALE enseignement scientifique

Un exemple dans le thème : "Science, climat et société"
Partie du programme : 1.2 La complexité du système climatique
Notions (BO) en relation avec l’activité :
- La température moyenne de la Terre, calculée à partir de mesures in situ et depuis l’espace par des satellites, est l’un des indicateurs du climat global. Il en existe d’autres : volume des océans, étendue des glaces et des glaciers...
- Le climat de la Terre présente une variabilité naturelle sur différentes échelles de temps. Toutefois, depuis plusieurs centaines de milliers d’années, jamais la concentration du CO2 atmosphérique n’a augmenté aussi rapidement qu’actuellement.
- Depuis un siècle et demi, on mesure un réchauffement climatique global (environ +1°C).

Recherche à mener

« Le changement climatique est réel. La science en est convaincue » (John Kerry, Ancien Secrétaire d’État des États-Unis)
« Le concept du réchauffement climatique a été créé par et pour les Chinois dans le but de rendre l’industrie américaine non compétitive » (Donald Trump, 6 novembre 2012).
La communauté scientifique met à la disposition du public des données climatiques récentes et aisément accessibles. En vue de convaincre des camarades climato-sceptiques, exploiter les bases de données scientifiques proposées pour réaliser une infographie démontrant sans ambiguïté la réalité du changement climatique actuel et sa rapidité.

Ressources : les bases de données

Base de données à exploiterSuggestion d’utilisation
Laboratoire mondial de surveillance
Depuis 1958, des capteurs installés sur la station Mauna Loa d’Hawaï mesurent régulièrement la concentration en CO2 de l’atmosphère, prenant ainsi le relais des bulles d’air de la glace.
Récupérer des données sur l’évolution récente de la teneur en CO2 de l’atmosphère
Base de données à exploiterSuggestion d’utilisation
Site AVISO d’altimétrie spatiale
Les mesures du niveau de la mer sont faites avec précision et de manière ininterrompue par des satellites altimétriques depuis 1992 (Topex/Poseidon opérationnel de 1992 à 2006, puis ses successeurs (Jason 1, Jason 2).
Générer un graphique de la variation du niveau marin au cours des deux dernières décennies et/ou une carte mondiale des variations du niveau marin.
Référence : Le niveau des océans s’était stabilisé il y a environ 3000 ans à la fin de la déglaciation associée au dernier cycle glaciaire. Les observations marégraphiques disponibles depuis 150 ans indiquent que la mer a recommencé à monter au cours du XXème siècle. Les études fondées sur ces observations s’accordent pour conclure à une élévation du niveau moyen de la mer de 1,8 mm/an au cours du XXe siècle.
Base de données à exploiterSuggestion d’utilisation
site NEO (Nasa Earth Observations) Avec ce serveur d’images satellitales, il est possible de :
- Générer des cartes renseignant sur la température de la surface du sol à des dates différentes (Dans le menu « Land », choisir « température de la surface terrestre (jour) »).
- Générer une carte renseignant sur l’anomalie de température à la surface du sol (jour) à une date donnée (Dans le menu « Land », choisir « anomalie de température à la surface du sol » ).
- Générer des cartes renseignant sur l’étendue des calottes glaciaires et de la banquise à des dates différentes (Dans le menu « Land », choisir « concentration de glace de mer et étendue de la neige, à l’échelle mondiale »)

Voici des productions d’élèves déposées sur un mur virtuel
NB : la moitié de la classe était en présentiel (séance de 55 minutes), l’autre à distance. Les élèves avaient pour consigne d’exploiter au moins deux des bases de données pour réaliser leur infographie.

Fait avec Padlet

Les compétences du CRCN travaillées dans cette activité :

Communication et collaboration
  • Collaborer
  • Interagir
  • Partager et publier
  • S’insérer dans le monde numérique
Création de contenus
  • Développer des documents multimédia
Informations et données
  • Gérer des données
  • Mener une recherche et une veille d’information

EN TERMINALE spécialité SVT

Un exemple dans le thème : "Comprendre le passé pour agir aujourd’hui et demain"
Partie du programme : Reconstituer et comprendre les variations climatiques passées
Notions (BO) en relation avec l’activité :
- Les témoignages glaciaires (moraines), la mesure de rapports isotopiques de l’oxygène dans les carottes polaires antarctiques et les sédiments font apparaître une alternance de périodes glaciaires et interglaciaires durant les derniers 800 000 ans.
Capacités, attitudes (BO) en relation avec l’activité :
- Rassembler et confronter une diversité d’indices sur le dernier maximum glaciaire et sur le réchauffement de l’Holocène (changement de la mégafaune dans les peintures rupestres, cartographie des fronts morainiques, construction et utilisation de diagrammes polliniques, terrasses, paléoniveaux marins…).

Pour mettre en activité les élèves et atteindre ces notions, on retient :
- le site NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) qui met à la disposition du public différentes données concernant les océans et l’atmosphère ainsi que des données de paléoclimatologie ;
- le logiciel Paleobiomes2 pour sa base de données1 sur les pollens qui permet à l’élève de générer des diagrammes polliniques.
1Notons à ce propos qu’une base de données n’est pas forcément en ligne.

Recherche à mener

L’ère quaternaire est connue pour ses grandes glaciations, qui fondent son découpage. Nous sommes actuellement dans l’Holocène, une époque géologique démarrée il y a 11000 ans et fondée sur une période de réchauffement. L’Holocène succède au Pléistocène, première époque géologique du quaternaire démarré il y a 2,6 Ma.
Des étudiants en L1 de sciences de la vie et de la Terre souhaitent consolider leur connaissance de l’Holocène tout en cultivant leurs compétences numériques.
À l’instar des étudiants, on veut constituer des fichiers de données qui attestent du réchauffement de l’Holocène.
Consigne : Constituer une base de données renfermant des fichiers numériques de la composition isotopique de la glace (données brutes-formatées-traitées du delta 18O) (fichiers au format xls) et des diagrammes polliniques (fichiers au format jpg) en différents endroits, répondant à l’objectif visé par les étudiants.

Ressources : les bases de données

Base de données à exploiterSuggestion d’utilisation
Site NOAA de paléoclimatologiedonnant accès au delta 18O des glaces polaires Pour la récupération de fichiers de mesures du delta 18O, choisir comme région géographique le continent Antarctique.
Exemples (parmi d’autres) de données à télécharger :
- Dôme C - Données Deutérium et del 18O
- Byrd - Données sur le méthane, le del18O et le CO2
- EPICA Dome C - Données isotopiques stables jusqu’à 44,8 KYrBP
- Taylor Dome - Données del 18O - Basse résolution
Tutoriel requête site NOAA


Focus scientifique sur le delta18O de la glace (à utiliser pour prévoir la variation du delta18O à l’entrée dans l’Holocène)


Après la récupération d’un fichier brut de données, le formater en vue de son utilisation avec un tableur-grapheur puis construire le tracé du delta 18O en fonction de l’âge de la glace afin de repérer la variation attendue à l’entrée dans l’Holocène.

Base de données à exploiterSuggestion d’utilisation
Logiciel Paleobiomes2 pour générer des diagrammes polliniques à partir d’une base de données sur les pollens Pour accéder aux données polliniques : charger la base de données polliniques des sites avec séquences datées jusqu’au dernier maximum glaciaire (-21 000 ans BP), puis choisir les données Europe. En considérant les espèces végétales référencées dans la banque et dont les exigences climatiques sont connues, créer des diagrammes polliniques en différents sites, par exemple :
- Velay Ouest (Lac du Bouchet, France)
- Walchsee (Autriche)
- Monticchio (Italie)
- Amsoldinger (Suisse)
Fiche technique du logiciel Paleobiomes2


Documentation sur les pollens

Voir une collection de fichiers (delta18O) générés à partir du site NOAA de paléoclimatologie :

exemple de données téléchargées et traitées, montrant bien l’augmentation du d18O à l’entrée dans l’Holocène

Voir une collection de fichiers (diagrammes polliniques) générés avec le logiciel Paléobiomes2 :

Exemples de diagrammes polliniques générés avec la banque de Palobiomes2

Remarque : en alternative à Paléobiomes2 qui nécessite une installation, on peut proposer la ressource en ligne "Convertisseur de données polliniques pour une exploitation avec un tableur". Ce convertisseur permet à l’utilisateur de récupérer directement au format xlsx (sans opération de formatage) des fichiers de données polliniques provenant du site NOAA de paléoclimatologie. Il s’agit ensuite de traiter ces données pour obtenir les diagrammes polliniques.

Les compétences du CRCN travaillées dans cette activité :

Communication et collaboration
  • Collaborer
  • Interagir
  • Partager et publier
  • S’insérer dans le monde numérique
Création de contenus
  • Adapter les documents à leur finalité
Informations et données
  • Gérer des données
  • Mener une recherche et une veille d’information
  • Traiter des données

En conclusion

Recourir aux bases de données est l’occasion de proposer aux élèves des activités variées et motivantes, tout en maintenant un certain degré d’interaction avec la communauté scientifique. Les banques s’avèrent particulièrement utiles, pour ne pas dire indispensables, pour obtenir des données actualisées. Leur exploitation en classe est un défi tout à fait redevable, même si, du côté des élèves, il faut parfois s’armer de patience face à la complexité de certaines d’entre elles.

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