Professeur expérimentateur
Mélanie FENAERT, au Lycée Blaise Pascal, Orsay (91)
Caractéristiques de la séquence
LIAISON AVEC LE PROGRAMME | |
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Niveau concerné | Première spécialité SVT |
Partie du programme | Enjeux contemporains de la planète : Écosystèmes et services environnementaux |
PLACE DANS LA PROGRESSION |
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L’exemple de la pelouse écopâturée sert de fil rouge à tout le thème sur les écosystèmes et les services environnementaux. |
MOTIVATION |
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Le thème Écosystèmes en Première enseignement de spécialité SVT repose sur de nombreuses notions qui peuvent sembler assez théoriques pour les élèves ; être vigilant à ne pas présenter ces notions et ces services sous la forme d’un « catalogue » me paraît important. Depuis la mise en place de ce nouveau programme, j’ai souhaité que cette partie s’articule autour de deux axes : le réel via une sortie naturaliste, et la modélisation informatique des interactions et perturbations au sein des écosystèmes. Les élèves ont déjà eu une approche de la modélisation avec la manipulation de l’application Couvac (couverture vaccinale), l’objectif est cette fois de les amener à programmer leur modèle. Les écodélégués du Lycée Blaise Pascal d’Orsay et leurs enseignants-encadrants poursuivent depuis plusieurs années de nombreux projets en lien avec des enjeux de développement durable (jardin potager, tri des déchets à la cantine, compostage, ruches, aquaponie, etc.). Des moutons sont régulièrement accueillis sur des parcelles de pelouse du lycée, entre autres pour limiter l’utilisation des tondeuses à essence. S’appuyer sur cet exemple permet de partir de l’observation de pelouses laissées plusieurs semaines non tondues en attente des moutons et d’autres fraîchement broutées, et d’amener ainsi progressivement les élèves à comprendre et à modéliser des situations et dynamiques plus complexes. |
PROBLÈME À RÉSOUDRE |
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Comment comprendre et modéliser les interactions entre espèces et leur dynamique au sein d’un écosystème de type pelouse écopâturée ? |
NOTIONS, SAVOIR-FAIRE, COMPÉTENCES | |
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Notions | BO spécial n° 1 du 22 janvier 2019 (Première spécialité SVT) :
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Savoir-faire |
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Compétences |
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Déroulement global de la séquence

Cadre de référence des compétences numériques (CRCN) | |
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Objectifs de développement durable | ||
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ACTIVITÉ | ||
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Durée : temps synchrone 1 : 2h temps synchrone 2 : 1h (distance) temps synchrone 3 : 1h (distance) temps synchrone 4 : 1h (distance) temps synchrone 5 : 40 min travail asynchrone : 2 à 3h Horaire total : entre 7h et 9h |
Coût : 0 euros | Sécurité : mesures habituelles en sortie de terrain |
Outils numériques et ressources |
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Handi-accessibilité |
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Déroulement détaillé de la séquence
Pour mettre en place cette séquence, il a fallu composer avec le contexte sanitaire et avec la modalité hybride. Cet article tente autant que possible de s’affranchir de ce contexte en se focalisant sur les activités et outils répondant à la problématique. Des pistes d’organisation dans un mode tout en présence classique sont proposées en fin d’article.
1ère séance : 2h (en présence)
Les objectifs de cette séance sont de découvrir le projet écopâturage du lycée, d’étudier un écosystème de type pelouse et de prendre en main l’outil de modélisation Édu’modèles pour la première fois, de manière simple.
Les élèves ont été prévenus au cours précédent de la sortie du jour. Ils avaient pour consigne de s’habiller chaudement, et de télécharger sur leur smartphone, s’ils le pouvaient, certaines applications : Pl@ntNet, BirdNet et Phyphox.
Deux élèves du groupe sont des écodéléguées et ont eu pour consigne de récolter toutes les informations au sujet du projet écopâturage du lycée, notamment en contactant l’enseignante en charge du projet EDD, afin qu’elles puissent répondre précisément à toute question éventuelle du groupe.
Lors de la mini-sortie au sein de l’établissement, du matériel est utilisé : papier pH, flacons, eau distillée, cuillères pour prélever le sol, thermomètres et luxmètres.
Deux lieux du lycée sont étudiés :
- une parcelle enherbée, assez pentue, coincée entre deux bâtiments donc plutôt ombragée. La parcelle n’a pas été tondue de tout l’hiver, et n’a pas encore accueilli les moutons. Les élèves se répartissent par équipes de 3 à 5, et relèvent la luminosité, la température, le pH du sol, ainsi que les espèces présentes : essentiellement herbacées, avec quelques jeunes pousses issues des arbres de la parcelle, et quelques rares insectes et gastéropodes. Ils réalisent des vues d’ensemble du milieu et des photos des êtres vivants avec leurs smartphones.
- une parcelle attenante, présentant des caractéristiques de milieu très proches (en pente, semi-ombragée), où les moutons paissent depuis quelques jours, et où la végétation est désormais rase. Les écodéléguées présentent le projet mené par le lycée depuis quelques années désormais, ainsi que les plus-values attendues : éviter l’usage de tondeuses thermiques, faciliter le travail de agents sur les parcelles les plus pentues, apport de matière organique dans les pelouses, et bien-être des élèves qui peuvent venir voir et caresser les moutons dans leurs temps de pause. En prime, un agneau est né quelques jours auparavant, et ses petits bonds ravissent tout le monde...
![]() Étude de la parcelle de pelouse non tondue
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![]() Présentation de l’écopâturage et observation de la parcelle pâturée
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Sans que les notions ni tous les mots scientifiques aient été formulés, on a déjà commencé à aborder ici les strates de végétation, les cycles de la matière et les services écosystémiques.
Au bout de 40 minutes environ, le groupe retourne en salle de travaux pratiques. Les équipes ont 25 minutes pour débuter un diaporama regroupant leurs observations (mesures, photographies). Il sera à terminer à distance et à déposer dans Pearltrees (depuis le début de l’année, une collection "équipe" leur permet de partager leurs travaux sur cet outil).
La dernière partie de la séance est consacrée à la découverte de l’outil de modélisation Édu’modèles. Les élèves doivent réaliser en binôme une première modélisation très simple d’une pelouse pâturée par des moutons, à partir de l’interface vierge.
Ce travail correspond à un niveau 1 (débutant) dans la programmation d’un modèle. Le document fourni détaille les réglages pour un agent et une règle, le second agent et les deux autres règles sont simplement décrits : les élèves doivent transposer cette description en paramètres dans l’interface, et faire tourner le modèle. Ils peuvent aussi dépeupler ou repeupler le milieu en moutons et en faire varier le nombre, pour observer les conséquences dans le modèle et sur le graphique.
L’enseignante fait une brève présentation de l’outil (interface, qu’est-ce qu’un agent, une règle de comportement). Les élèves ont à disposition un document avec les consignes, un tutoriel vidéo, une aide à la création des agents et règles, et la fiche technique d’Édu’modèles.
Les élèves ont le temps restant, soit une petite demi-heure, pour réaliser cette modélisation en ajoutant les agents (herbe haute et mouton) et en créant trois règles (broutage de l’herbe, dispersion asexuée de l’herbe, dissémination et germination de l’herbe).
Les modèles sont vérifiés par l’enseignante, qui conseille ou valide, et chacun peut sauvegarder son travail.
Les deux semaines suivantes se sont déroulées à distance, avec trois séances synchrones de classe virtuelle.
Travail asynchrone à réaliser pour la classe virtuelle suivante :
Travail individuel :
- Les élèves ont à disposition des ressources vidéo sur des rappels d’éléments traités au Collège et en classe de Seconde. Ils doivent reprendre la trame du cours (titres...), des définitions et quelques notions dans leur cahier ou classeur.
Travail en équipe : - Ils doivent aussi terminer leur diaporama d’équipe sur la mini-sortie.
2ème séance : 1h (en classe virtuelle)
Les objectifs de cette séance sont de comparer le milieu forestier avec celui de la pelouse étudiée au lycée, d’aborder sa dynamique temporelle, et d’acquérir du nouveau vocabulaire (types d’interactions entre les êtres vivants, services écosystémiques).
Après un retour rapide sur la séance précédente, les élèves vont cette fois partir en sortie virtuelle dans un écosystème de type forêt. Il s’agit d’une balade dans le Bois Persan, situé à proximité du lycée, lieu où nous emmenons classiquement nos élèves en sortie pour ce thème.
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Des sous-salles ont été créées dans la classe virtuelle, renommées selon les noms des équipes, et chaque élève peut de lui-même rejoindre sa salle. La consigne est de garder les micros ouverts, et que chacun explore en parallèle la sortie virtuelle. Un pad d’équipe dans l’ENT est ouvert (ou un ancien est recyclé), et tout le monde doit prendre des notes sur ce qu’il découvre (sans copier-coller les paragraphes). La durée de 30 minutes annoncée incite au partage des lieux à visiter, mais l’organisation de l’équipe est libre.
L’enseignante se déplace de sous-salle en sous-salle pour vérifier qu’il n’y a pas de problème technique et répondre aux questions, et de pad en pad (si les élèves n’ont pas oublié de la mettre en lectrice...) pour vérifier l’avancement des équipes.
Au bout de 30 minutes, les sous-salles sont fermées, un bilan est fait en salle principale. Les éléments suivants ressortent du questionnement des élèves par l’enseignante et sont soulignés :
- caractéristiques de l’écosystème forestier, ici une chênaie-hêtraie (luminosité, diversité en espèces, strates de végétation...)
- vocabulaire scientifique (héliophile, sciaphile, saprophyte, épiphyte, compétition, symbiose, etc.)
- dynamiques temporelles : milieu exploité et dénudé, reconquête par la végétation, différences saisonnières de peuplement etc.
- découverte de quelques services écosystémiques : approvisionnement en bois, bien-être, activités sportives, etc.
Travail asynchrone individuel à réaliser pour la classe virtuelle suivante :
- Mise au propre des notes de la sortie, pour garder trace dans le cahier/classeur ou dans un dossier SVT de leur ordinateur personnel
- Finir la sortie si cela n’a pas été fait durant la classe virtuelle, exercices interactifs (vocabulaire scientifique), notions sous forme de documents et vidéo (valeur sélective, cycles biogéochimiques)
- Modélisation n°2 : Utilisation d’Édu’modèles pour modéliser la dynamique temporelle d’un écosystème de type chênaie-hêtraie ; dépôt attendu d’un graphique légendé mettant en évidence cette dynamique
Cette seconde modélisation repose sur une interface Genially avec une modalité de type "défi".
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palier 1 : charger et faire tourner le modèle où les agents et les règles de croissance sont déjà implémentés
palier 2 : la règle de compétition entre jeune chêne et hêtre adulte est donnée via une capture du logiciel et est à simplement recopier
palier 3 : la règle hêtre isolé est juste décrite, les probabilités sont fournies
palier 4 : l’élève a le choix pour modifier les probabilités et les durées de croissance, en fonction de données écologiques.
Un compte-rendu sous forme d’un schéma légendé est attendu.
Conseils fournis aux élèves :
- agrandir le graphique final dans Édu’modèles (flèche en bas à droite du graphique)
- en faire une capture
- la coller dans une diapo (Powerpoint ou Impress ou Pages)
- ajouter les légendes explicatives, distinguer des phases
- enregistrer la diapo au format jpg ou pdf
- nommer le fichier -> nomprénomDefiForet
Exemples de travaux d’élèves
3ème séance : 1h (en classe virtuelle)
Les objectifs de cette classe virtuelle sont le retour sur les notions précédemment découvertes et l’évaluation formative des travaux déposés.
Après un premier temps de vérification des connaissances par le biais de petits exercices ludiques et collaboratifs, l’enseignante passe en revue une sélection des travaux déposés, afin de mettre en évidence les éléments qui étaient attendus et ce que les élèves n’ont pas réussi à identifier.
Sont soulignées :
- les erreurs liées à la construction du modèle : le choix de durée de vie des agents, la rigueur des règles de comportement (par exemple, quand un Jeune Chêne grandit il disparaît au profit de l’agent Chêne, donc il ne doit pas apparaître dans les réactifs, et il faut lier l’âge du Jeune Chêne et du Chêne...)
- les erreurs liées à la communication : ne pas se contenter des légendes de l’interface, mais distinguer les phases dans la dynamique de l’écosystème modélisé et les expliciter brièvement (dominance du Chêne, puis du Hêtre, à relier aux caractères héliophile et sciaphile des deux espèces).
Enfin, le travail à réaliser pour la prochaine séance est présenté : y sont abordés les notions de perturbations des écosystèmes et de leur résilience, et l’écopâturage est présenté comme étude de cas.
Travail asynchrone individuel à réaliser pour la séance en présence suivante, une semaine après :
- Documents et vidéos sur les perturbations et la résilience des écosystèmes, exemple d’une perturbation de type incendie avec modèle fourni (source : site de P. Cosentino, accès direct au modèle.)
- Modélisation n°3 : utilisation d’Édu’modèles pour modéliser la dynamique spatio-temporelle d’une pelouse écopâturée sous des lignes à haute-tension traversant une forêt ; dépôt attendu d’un graphique légendé et analysé mettant en évidence cette dynamique, du modèle (au format .modele) et du résumé (au format txt) fourni par l’interface.
L’objectif est que l’élève comprenne la situation réelle à partir des documents et aides fournis, et retranscrive du mieux que possible la complexité des interactions au sein de l’écosystème modélisé.
Remarque : il n’y a pas de niveau 4 (expert) dans cette activité, qui correspondrait pour moi à une autonomie complète des élèves face au problème posé et à la modélisation à construire, donc une vraie tâche complexe. La raison en est le contexte tout à distance qui a rendu ce travail individuel, et non collaboratif comme mes élèves en ont l’habitude. Des pistes pour une activité de niveau 4 sont données en fin d’article.
Étude de cas proposée : le projet RTE-Life d’aménagement de corridors sous les lignes à haute-tension
La vidéo qui présente ce projet
L’activité a été intégrée directement dans le parcours Éléa (Moodle) fourni dans les ressources de cet article. En voici l’adaptation en version papier :
4ème séance : 1h (en classe virtuelle)
L’objectif de cette séance est de proposer un temps de questions-réponses avant la prochaine séance en présence, pour laquelle ils doivent avoir déposé leur travail la veille.
C’est une séance facultative. Il s’avère que beaucoup d’élèves ont attendu cette séance pour découvrir le travail à réaliser... Elle a été bien utile pour mieux expliciter les consignes et donner quelques aides techniques (charger un modèle, exporter un résumé).
La dernière séance a lieu en classe.
5ème séance : en présence, 40 minutes
Les objectifs de cette séance sont de discuter des modèles réalisés et sélectionner les plus approchants du réel.
De retour en classe, les élèves ont 20 minutes pour comparer les modèles de leur équipe, sélectionner le « meilleur » et éventuellement l’améliorer.
Dans un second temps, chacune des cinq équipes passe deux minutes au tableau pour présenter le modèle sélectionné, en expliquer les paramètres et en quoi il rend compte du cas réel étudié.
L’enseignante ou les autres élèves soulignent certains points améliorables.
Par exemple dans plusieurs modèles ce n’est pas le Chêne qui domine mais le jeune Chêne : ceci est lié à une erreur de règle de germination du jeune Chêne retrouvée dans plusieurs modèles. En effet, pour respecter une certaine dynamique spatiale, les règles de germination du Chêne ne sont pas uniquement « spontanées » mais aussi liées à la présence d’un Chêne adulte. Correctement réalisée, cela permet en l’absence de moutons de voir se boiser progressivement la zone depuis les lisières arborées vers le centre du corridor.
Erreur fréquente | Conséquence | Correction apportée après discussion |
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Chêne -> Jeune Chêne | les chênes adultes disparaissent, les jeunes chênes dominent | Chêne -> Chêne + jeune Chêne |
demie-vie des Chênes : 200 tours | les chênes disparaissent rapidement et ne dominent jamais le milieu | demie-vie des Chênes : 2000 tours au moins |
pas de vérification de la mobilité ou non des agents | les végétaux se déplacent ! | décocher la case « agent mobile » pour les végétaux |
en quelques centaines de tours, certains agents dominent et d’autres disparaissent | modèle qui va « trop vite », même en ralentissant la vitesse de l’animation | les probabilités dans les règles de compétition sont trop élevées (90 à 100 %) |
Exemples de travaux d’élèves
Le second exemple présente un type de raisonnement un peu circulaire retrouvé dans plusieurs compte-rendus. Les commentaires individuels du travail déposé et un temps de discussion en classe soulignent ce point et tente d’y remédier.
Les modèles déposés individuellement sont évalués de manière sommative.
Une analyse de cette tâche finale de la séquence est proposée plus bas dans cet article, dans la partie « Analyse et évaluation du dispositif ».
Focus sur un outil : Édu’modèles
Avantages / Plus-values :
- L’interface est sobre et facile à prendre en main par les élèves, moyennant un moment d’explication et/ou un tutoriel vidéo (5 à 10 minutes suffisent).
- La personnalisation possible des agents est un plus pour la compréhension des phénomènes modélisés par les élèves, et a aussi un aspect ludique non négligeable.
- On peut cocher ou décocher la case « niveau expert ». Pour une première approche, la version simple suffit (modélisations 1 et 2). La version « expert » donne notamment la possibilité de créer des zones, et de conditionner l’apparition des agents à ces zones : cette version a été utilisée dans la modélisation 3 pour créer les zones de pelouse, lisière, et forêt, permettant ainsi d’inclure une dimension spatiale à la dynamique modélisée.
- Le résumé au format txt est très pratique pour débuguer un modèle défaillant : tous les agents et règles sont compilés et lisibles facilement et rapidement.
- L’auteur propose des modèles sur son site ainsi que des pistes d’exploitation. La modélisation 2 de ce scénario correspond au modèle de forêt mixte initial. Ces modèles sont facilement adaptables à d’autres exemples. La modélisation 3 reprend une partie des agents et règles du modèle de forêt mixte.
Points de vigilance
- Il faut bien expliquer aux élèves comment charger et ouvrir un modèle. Une fois enregistré, ils ont tendance à vouloir cliquer dessus pour l’ouvrir, et ça ne fonctionne pas. Il faut d’abord aller dans l’interface en ligne d’Édu’modèles et cliquer sur « charger un modèle ».
- De même, expliquer la différence avec le résumé au format txt, qui lui doit s’ouvrir au double-clic avec un logiciel de type Bloc-Note.
- L’interface permet aux agents d’entrer en contact, mais pas de passer l’un sur l’autre. Les agents peuvent donc se retrouver bloqués par d’autres si ceux-ci sont en plus grande quantité. C’est une limite par rapport à la réalité (les vrais moutons passent sans souci sur l’herbe et sous les arbres…), qui peut être en partie contournée en incluant des règles plus complexes (cf règles « saute-mouton »).
RETOUR DES IMPRESSIONS DES ÉLÈVES |
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Le groupe de Première spécialité SVT qui a vécu cette séquence est composé de 20 élèves : seize filles et quatre garçons. Le questionnaire de début de projet a reçu 20 réponses, celui de fin de projet 15 réponses. Les statistiques tirées sont donc à prendre avec beaucoup de précaution, aussi j’évoquerai plutôt les tendances que les chiffres. Les écosystèmes et la question du développement durable Les élèves se sont positionnés en début de séquence comme neutres ou plutôt défavorables et peu à l’aise avec le numérique. Par contre, la préoccupation pour les questions environnementales est plutôt forte et générale. Les sujets qui les préoccupent le plus sont l’augmentation des températures à la surface de la planète, le manque d’eau dans certaines zones du globe, et la disparition de certains animaux. Ces positionnements n’ont quasiment pas varié en fin de séquence, même si on note un peu plus d’avis favorables pour la relation au numérique.
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ANALYSE ET ÉVALUATION DU DISPOSITIF | |
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Plus-values dégagées |
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Difficultés rencontrées |
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Pistes d’amélioration |
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Une piste d’adaptation en classe de Seconde
Cette activité est facilement transposable en Seconde, dans le thème « Agrosystèmes et développement durable », pour l’item « Vers une gestion durable des agrosystèmes », par exemple pour montrer l’influence des pratiques agricoles sur la biodiversité. La capacité concernée :
« étudier, dans le cadre d’une démarche de projet, des modèles d’agrosystèmes pour comprendre leurs intérêts et leurs éventuels impacts environnementaux (fertilité et érosion des sols, choix des cultures, développement de nouvelles variétés, perte de biodiversité, pollution des sols et des eaux, etc.) »