– Liaison avec le programme et place dans la progression
– Motivation et problème à résoudre
– Notions, Capacités, Compétences
– Déroulement global de la séquence
– Déroulement détaillé de la séquence
– Focus sur un outil : ArcGIS Online
– Retour des impressions des élèves
– Analyse et évaluation du dispositif
– Une piste d’adaptation aux autres niveaux du lycée
Professeurs expérimentateurs
Elisabeth BEAUBOIS COHEN, au lycée Marie Curie à Sceaux (92)
Sébastien BERGEOT, au lycée Hardouin-Mansart à Saint-Cyr-l’École (78)
| LIAISON AVEC LE PROGRAMME | |
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| Niveau concerné | Seconde, SVT et SNT |
| Partie du programme | SVT : La Terre, la vie et l’organisation du vivant. SNT : Les données structurées et leur traitement ; localisation, cartographie et mobilité. |
| PLACE DANS LA PROGRESSION | |
|---|---|
| SVT | Le numérique et les SVT (usage des bases de données scientifiques et des systèmes d’informations géoscientifiques ou SIG) Les échelles de la biodiversité, la biodiversité change au cours du temps |
| SNT | Les données structurées et leur traitement, Localisation, cartographie et mobilité |
| E. Beaubois : L’utilisation et la production de cartes numériques en SNT s’intègrent avec le travail réalisé par le collègue de SVT de Seconde. Les élèves réexploitent les données de biodiversité et les différentes échelles associées avec l’utilisation concrète d’un mini-SIG. S. Bergeot : L’enseignement de SNT permet de montrer qu’une carte numérique peut s’enrichir avec des couches de données (géolocalisation, photographie, valeurs chiffrées). La sortie sur le terrain, dans le lycée, est une bonne occasion pour créer une carte numérique locale dans l’objectif ultérieur de l’inventorier. Cette séance permet de faire écho avec celle du collègue de SVT qui avait été réalisée en amont. | |
| MOTIVATION |
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E. Beaubois :
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| PROBLÈME À RÉSOUDRE |
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| E. Beaubois : Dans le parc de Sceaux, tout proche du lycée, existe-t-il des zones plus riches que d’autres en terme de biodiversité à l’échelle spécifique ?
Comment inventorier la biodiversité du lycée en utilisant un outil numérique de type SIG ? |
| NOTIONS, CAPACITÉS, COMPÉTENCES | |
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| Notions | En SVT : Extrait du Bulletin officiel spécial n° 1 du 22 janvier 2019 Programme de sciences de la vie et de la Terre de seconde générale et technologique : Le terme de biodiversité est utilisé pour désigner la diversité du vivant et sa dynamique aux différentes échelles, depuis les variations entre membres d’une même espèce (diversité génétique) jusqu’aux différentes espèces et aux écosystèmes composant la biosphère. En SNT : Extrait du Bulletin officiel spécial n° 1 du 22 janvier 2019 Programme de sciences numériques et technologie de seconde générale et technologique : – Les données structurées et leur traitement : Les données constituent la matière première de toute activité numérique. Afin de permettre leur réutilisation, il est nécessaire de les conserver de manière persistante. Les structurer correctement garantit que l’on puisse les exploiter facilement pour produire de l’information. – Localisation, cartographie et mobilité : Les informations des cartes numériques proviennent de nombreuses sources : services géographiques des États, photos prises par des satellites, avions ou voitures, données fournies par les utilisateurs, etc. Ces informations sont de natures diverses : topographiques, géologiques, photographiques, liées aux transports, à l’activité industrielle ou touristique, etc. Des projets collaboratifs comme OpenStreetMap permettent à chaque utilisateur d’ajouter des informations à une carte en libre accès, qui deviennent alors visibles par tous les utilisateurs |
| Capacités | En SVT :
– Au cours de sorties de terrain, identifier, quantifier et comparer la biodiversité interindividuelle, spécifique et écosystémique. – Mettre en œuvre des protocoles d’échantillonnage statistique permettant des descriptions rigoureuses concernant la biodiversité. – Suivre une campagne d’études de la biodiversité (expéditions, sciences participatives, etc.) et/ou y participer. En SNT : – Identifier les différents descripteurs d’un objet. (données structurées) – Distinguer la valeur d’une donnée de son descripteur.(données structurées) – Utiliser un site de données ouvertes,(données structurées) – Contribuer à un logiciel de carte numérique de façon collaborative. (carte numérique) |
| Compétences | Communes en SNT et SVT :
– Développer son esprit critique sur l’utilisation de l’outil numérique
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| Cadre de référence des compétences numériques (CRCN) | |
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Déroulement global de la séquence
| ACTIVITÉ | ||
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| Rappels et stratégie : 30 min Sortie sur le terrain : 1h30 Création d’une Storymap : 1h30 Horaire total pour les élèves : 3h30 |
Coût : 0 euros | Sécurité : en rapport avec les sorties scolaires. |
| Outils numériques et ressources |
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Déroulé détaillé de la séquence
En amont de la séance 1 (SNT) : travail asynchrone, durée 20 min
Les élèves visionnent cette vidéo qui explique le principe de géolocalisation par le GPS et la méthode de trilatération. Aucune production écrite n’est demandée. Cette activité a pour but de faire comprendre aux élèves ces notions.
Séance 1 (SNT) : travail synchrone, en salle informatique, durée 50 min
Les élèves ont à disposition la vidéo proposée précédemment. Ils mettent en pratique ce qu’ils ont compris de celle-ci avec 2 exercices. Le premier leur permet de travailler sur le calcul de la distance entre le récepteur GPS et le satellite (activité1 ci-dessous) et l’autre, de tracer les cercles permettant de géolocaliser un objet sur Terre en utilisant la trilatération (activité2 ci-dessous).
Enoncé Activité 1
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Enoncé et réponse élève Activité 2 (partie 1)
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Enoncé et réponse élève Activité 2 (fin)
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Activité1_format_DOC
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Activité1_format_PDF
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Activité1_format_ODT
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Activité2_format_DOC
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Activité2_format_PDF
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Activité2_format_ODT
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Séance 2 (SNT) : travail synchrone ,durée 50 min
Le professeur fait comprendre aux élèves, à l’oral, que tout objet peut être géolocalisé. C’est le cas des photos , les informations de géolocalisation étant contenues dans les métadonnées. Les élèves travaillent ensuite sur cette notion à l’aide de l’exercice ci-dessous. Dans celui-ci les élèves doivent retrouver la localisation de photos en étudiant leurs métadonnées. L’outil en ligne JEFFREY’S METADATA VIEWER est utilisé.
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Enoncé Activité_format_DOC
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Enoncé Activité_format_PDF
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Enoncé Activité_format_ODT
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Séance 3 (SNT) : travail synchrone, durée 50 min
Le professeur fait le lien, à l’oral entre les 2 séances précédentes. L’objectif est de montrer que les données géolocalisées représentent des couches d’informations qui servent à construire des cartes numériques comme les S.I.G. Les élèves réalisent alors l’activité ci-dessous sur Géorportail, ce qui leur permet d’intégrer cette nouvelle information. Une discussion s’amorce ensuite avec le professeur pour savoir comment ils pourraient fournir leur propre couche d’informations géolocalisées en rapport avec les SVT. Comme le thème sur la biodiversité est abordé à la même période, les élèves pensent facilement à celui-ci. Le professeur guide ensuite leurs réflexions en fonction du problème à résoudre sur la biodiversité (voir plus haut). Le S.I.G de la plateforme ArcGIS Online et le formulaire Survey123 sont alors présentés aux élèves à l’aide du vidéoprojecteur.
Enoncé__format_DOC
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Enoncé__format_PDF
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Enoncé_format_ODT
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En parallèle, en SVT : TP de Seconde (début d’année, décalé par rapport aux activités SNT de 4 mois), à placer nécessairement pour que la séance sur le terrain soit anticipée.
En amont de la séance : Il a été donné une capsule vidéo pour redonner les définitions données au collège sur la biodiversité, et un rapide QCM (Pronote) a permis de vérifier que le travail avait bien été réalisé.
Lors d’une séance d’une heure en demi-jauge (18 élèves) les élèves avaient tout d’abord comme consigne de dessiner un écosystème riche et un écosystème pauvre au sein du lycée, pour faire émerger leurs représentations initiales. Ils ont ensuite été amenés à proposer des stratégies pour comprendre ce qui pouvait faire varier la biodiversité au sein des écosystèmes en prenant en compte des facteurs environnementaux.
En concertation, il a été décidé de chercher à comparer 3 écosystèmes différents et évaluer la biodiversité sur 1 m2 avec des ficelles. Les mesures de température et de luminosité ont été réalisées avec des capteurs du laboratoire et le pH, avec des bandelettes, un bécher et de l’eau distillée.
Séance 4, (SNT) : travail synchrone, sortie au parc de Sceaux ou dans les parties extérieures du lycée, durée : 1h30
Dans les deux sorties, les élèves se sont répartis par groupe de trois. Ils devaient faire pour chaque groupe un inventaire des espèces végétales : dans un des trois écosystèmes sélectionnés du parc de Sceaux (pelouse, sous-bois, lisière) et dans une des différentes zones extérieures du lycée, pour l’autre projet.
Chaque groupe, avec un smartphone, accédait à l’aide d’un QRcode distribué en début de séance au formulaire Survey123. Chaque élève remplissait ce formulaire pour chaque espèce rencontrée : il devait préciser d’abord si l’espèce était un arbre/arbuste/herbacées, ensuite se géolocaliser en précisant sa position sur la carte. Puis, le groupe devait reconnaître l’espèce avec l’application Pl@nt’net disponible sur smartphone, ou la fiche de reconnaissance proposée sur le site de l’ONF, ou encore la flore de l’ouvrage « Sauvage de ma rue ». Enfin ils renseignaient les données de pH, température, luminosité. Pour chaque espèce, le groupe devait évaluer le nombre d’individus.
Apercu du formulaire Survey123 sur smartphone
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Apercu du formulaire Survey123 sur smartphone (suite)
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Lors de la sortie, avec le smartphone de l’enseignante, le Dashboard déjà créé évoluait en temps réel au fur et à mesure que les données étaient saisies dans l’application Survey123. Les élèves voyaient l’efficacité in situ du recueil de données centralisées au niveau d’un outil collaboratif.
Le dashboard obtenu pendant la sortie au parc de Sceaux
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Pour la classe de S. Bergeot, les élèves remplissaient le même formulaire sans les données physico-chimiques, et dans les commentaires, les élèves devaient donner le nom de l’espèce rencontrée.
Séance 5 (SNT) : travail synchrone, durée 1h30 (analyse des résultats et productions de contenus collaboratifs)
- Analyse des résultats
Dans les deux projets, les compétences « observer et inventorier » ont permis de mieux appréhender la notion d’équitabilité et d’abondance relative sans forcément l’avoir vu en classe auparavant. Les élèves ont pu organiser leurs observations et compter concrètement les individus d’une même d’espèce, en se rendant compte des espèces prédominantes.
Sur le terrain, les élèves se sont interrogés sur le fait que les plantes ont des feuilles qui présentent une variabilité au niveau de leur taille et de leurs caractères morphologiques. C’est là que l’utilisation d’une flore permet de montrer qu’un caractère peut être variable selon des stades et au sein de l’espèce.
Les élèves étaient aussi assez étonnés de voir les différences de températures ponctuelles entre deux endroits distants seulement d’une centaine de mètres. Ceci a permis de mieux appréhender la notion de « patchwork » d’écosystèmes au sein d’un grand ensemble. Ils ont pu comprendre que la pelouse du château n’était pas « si pauvre » que cela, et que réaliser un inventaire objectif et précis permet d’avoir des indicateurs pour mieux préserver et prendre des décisions éclairées.
Pour le projet de la biodiversité au lycée, les élèves ont pu montrer une pauvreté d’espèces en général et plus particulièrement d’espèces sauvages. - Production de contenus collaboratifs grâce à la plateforme Storymap
Les élèves ont pris en main les fonctionnalités de l’application Storymap pour présenter leur démarche scientifique. Elle permet effectivement d’intégrer différents média : textes, vidéos, photos des élèves. Le compte-rendu a le mérite d’être entièrement personnalisable.
Exemple d’une Storymap d’élèves :
| Exemple de Dashboard | lien vers le dahboard |
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Focus sur un outil : la plateforme ArcGIS Online
Avantages / Plus-values :
- La plateforme ArcGIS est mise à disposition par la société ESRI France gratuitement et dans sa version française, dans le cadre d’un partenariat avec l’Education Nationale. Elle rassemble des outils très utiles dans notre discipline en ce qui concerne la collecte de données (relevés, mesures, etc.) et leur restitution sur une carte interactive. Cette plateforme est un système d’information géographique (SIG). Diverses applications sont présentes sur cette plateforme, dont une est l’application générant des formulaires, Survey123. Ces formulaires étant accessibles sur les smartphones des élèves permettent une récolte de données très rapide et motivante pour eux.
- Voir le Dashboard (tableau de bord interactif) évoluer sur une tablette est motivant le jour de la sortie : le fait que les données s’enregistrent automatiquement sur un tableau commun permet d’avoir des résultats rapidement et la collaboration est alors appréhendée de manière efficace et comme une plus-value par les élèves !
Points de vigilance
- La prise en main de la plateforme ArcGIS Online nécessite une formation.
- Il serait plus aisé que les élèves aient un compte sur la plateforme pour avoir accès plus facilement au Dashboard pour réaliser leurs productions (ce qui est possible mais n’a pas pu être mis en place dans cette expérimentation).
| RETOUR DES IMPRESSIONS DES ÉLÈVES |
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Pour les deux projets, un même questionnaire a été proposé aux élèves. Il avait pour but surtout d’évaluer leur niveau de satisfaction après la séance en leur demandant d’argumenter et d’évaluer la pertinence de l’utilisation du SIG sur l’étude de cette problématique liée à la biodiversité. De plus, ce questionnaire a permis aussi d’évaluer la sensibilité des élèves aux enjeux de développement durable et de leur demander si cette séance pouvait faire émerger des projets impliquant leur lycée dans une démarche E3D.
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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 aux autres niveaux du lycée
En enseignement scientifique
- L’évaluation d’une biodiversité à l’aide d’un mini-SIG pourrait s’intégrer dans une séquence en Enseignement scientifique, sur la thématique « La biodiversité et son évolution », pour montrer comment on peut évaluer la biodiversité, justifiant ensuite la quantification de populations par d’autres techniques que les quadrats : CMR (capture, marquage, recapture), etc. On pourrait également par exemple démontrer la complémentarité des notions d’abondance relative et de richesse spécifique avec une séance d’une heure sur le terrain suivie d’une autre séance d’une heure en classe sur l’analyse des données recueillies. Si le sujet est traité à différents moments de l’année, le Dashboard pourra évoluer et on pourra faire apparaître, par le jeu des filtres, les données par saison. Dans la foulée de cette séance, on pourrait alors compléter l’étude par une quantification d’individus par espèce, par exemple par CMR. Il serait intéressant de vérifier si des données de CMR seraient disponibles avec l’aide de la LPO par exemple, afin de les placer sur une carte numérique. On pourrait ainsi pousser l’étude locale sur l’évaluation de différentes populations même proches localement.
- Dans le cadre de l’enseignement scientifique en Première, on peut aussi imaginer que ce type de séance puisse s’intégrer avec un projet expérimental avec prise de données à l’aide de sondes à températures (microcontrôleurs), dont les données peuvent être intégrées sur une carte numérique, associée au Dashboard.
En Seconde
- On peut aussi utiliser ce type d’outil pour évaluer l’influence d’un facteur anthropique : le piétinement. Il est possible dans le lycée ou au niveau de n’importe quelle zone piétinée de montrer l’évolution des espèces végétales sur un transect où le piétinement exerce une pression forte (davantage de plantain par exemple), et compléter la prise de données lors d’une sortie dans une ferme ou d’une sortie géologique. On pourra ainsi réinvestir le fait que la biodiversité évolue selon plusieurs facteurs (sol, températures moyennes et précipitations, présence de certains ions comme le nitrate ou le calcium). Pour ce faire, la vidéoprojection du Dashboard est aisée et on peut choisir l’affichage de différentes cartes numériques.
- À Sceaux et Saint-Cyr-l’École, cette expérience va nourrir pour l’année scolaire 2021/2022 la possibilité d’une demande de PACTE « Préserver le patrimoine et la biodiversité de son lycée » avec la possibilité de réaliser un inventaire précis des zones un peu « ensauvagées » au sein du lycée. L’interdisciplinarité sera alors possible entre SVT/SNT au sein des classes de Secondes ciblées.
Remerciement à Alexandre Goux, qui a pris le temps de nous former sur l’outil d’ArcGIS On Line. Merci pour sa clarté et sa disponibilité.
Remerciement à Chloé Dupart et Catherine Hoffmann, enseignantes d’histoire-géographie et de SNT, au lycée Marie Curie, pour le partage d’activités et de photographies sur l’activité « les photos de Darel ».
Remerciement à l’équipe des TraAM SVT pour leurs conseils avisés.
