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Recueil et exploitation de données et de leurs métadonnées pour construire une carte de la répartition de la biodiversité dans le cadre du projet de sciences participatives "Sauvages de ma rue"

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Cet ensemble d'activités s'insère dans un scénario visant à traiter la partie biodiversité du programme de 2nde mis en œuvre à la rentrée 2019, grâce à la participation au projet de sciences participatives "Vigie Nature Ecole - Sauvages de ma rue". Il implique le recueil de données sur les plantes sauvages, le traitement de ces données et de leurs métadonnées, ainsi que leur interprétation. Cependant, ces activités peuvent tout à fait être réalisées indépendamment du reste du scénario.

Ainsi, dans cet ensemble d'activités, il est proposé aux élèves d'identifier les plantes sauvages locales, de les photographier puis d'exploiter les métadonnées de leurs photographies avec le logiciel GeoSetter afin de construire une carte de la répartition des différentes plantes identifiées, visionnable sur Google Earth (fichier kmz). 

1ère étape : évaluation diagnostique

Objectif

Faire un état des lieux des connaissances des élèves sur les notions de métadonnées, biodiversité, la distinction croyance / opinion / connaissances scientifiques et la construction des savoirs scientifiques. 

Moment pour réaliser l’évaluation diagnostique

Deux moments possibles :

  • soit à la fin de la séance précédant le début de la partie sur la biodiversité ;
  • soit au début de la séance commençant la partie sur la biodiversité.

Pour le test du scénario, l’évaluation diagnostique a été réalisée la séance précédant le début de la partie sur la biodiversité, à la fin de la séance d'évaluation du chapitre précédent.

Questions posées aux élèves

  1. Sais-tu ce qu'est une métadonnée ? À quoi sert-elle ? Comment l'obtenir ? Quels comportements avoir au quotidien vis à vis des métadonnées ?
  2. Qu'est-ce que la biodiversité ? Quelles sont les différentes échelles d'étude de la biodiversité ?
  3. Qu'est-ce qu'une connaissance scientifique ? Une croyance ? Une opinion ?
  4. Comment se construit une connaissance scientifique ? En combien de temps ? Par quel procédé ? Par qui ?

Réponses obtenues lors du test du scénario

Cette évaluation diagnostique a montré que les élèves :

  • n’avaient aucune connaissance sur la définition de métadonnées ;
  • avaient des connaissances générales sur la biodiversité mais pas sur les différentes échelles d’étude de la biodiversité ;
  • associaient majoritairement la connaissance scientifique à une connaissance démontrée mais aussi à une vérité, une certitude fixe, inamovible. La croyance ne se basant pas sur une démonstration, et l’opinion étant un avis ;
  • avaient des réponses assez variées sur la construction du savoir scientifique : sont ressorties les notions d’hypothèses, observations, recherches, expériences, interprétation et analyse faites par des scientifiques / chercheurs (pas de chercheuses dans les réponses données...) en grande majorité mais certains ont aussi précisé que des particuliers peuvent aussi intervenir. Le temps nécessaire n’a pas fait consensus.

Fichier PDF À télécharger les réponses détaillées des élèves et pistes d’analyse

2ème étape : mise à niveau des connaissances sur la biodiversité et découverte des sciences participatives à partir du site internet "Vigie-Nature École".

À partir de l'évaluation diagnostique la nécessité de revoir et d'approfondir les connaissances sur la biodiversité et leur démonstration est soulevée .

Objectifs de l'activité 1

  • connaissances : définition de la biodiversité et des différentes échelles d'étude de la biodiversité.
  • compétences : comprendre la démarche des sciences participatives.
  • capacités : rechercher des informations dans un site web.

Travail à réaliser par les élèves

Par l'étude de pages du site "Vigie-Nature École", les élèves vont :

 Détails de l'activité proposée et des réponses attendues à télécharger en version Fichier PDF  ou Fichier Microsoft Word  .

 Les intérêts sont :

  • l'information est exposée plusieurs fois mais sous des formes différentes (texte ou vidéo) ce qui permet aux élèves de choisir le média qu'ils préfèrent ;
  • l'activité peut être réalisée en classe ou en travail personnel à la maison avec correction en classe.

Évaluation

Au cours de l'activité, les élèves doivent confronter leurs réponses données au cours de l'évaluation diagnostique avec les informations du site.

Par ailleurs, une grille d'évaluation formative sur la saisie d'information est fournie à la fin de la séance :

Grille d'évaluation formative sur la saisie d'information à télécharger en version Fichier PDF  ou Fichier Microsoft Word  

Constats lors du test de cette activité 1

Cette activité de saisie de l'information utile pour répondre à une série de questions courtes et plutôt fermées n'a posé aucun problème aux élèves lorsqu'elle a été testée.

 

3ème étape : présentation et préparation du travail de la classe dans le cadre du projet "Sauvages de ma rue"

Objectif de l'activité 2

  • compétences : pratiquer des démarches scientifiques (compréhension d'un protocole)

Travail à réaliser avec les élèves

Le site Vigie-Nature présente les données recueillies sur une carte  ce qui permet de localiser l'établissement quelle que soit sa position en métropole.

Dans le cadre du test du scénario, l'étude des données actuelles autour de notre établissement a permis de constater au 03/03/2020 l'absence de données sur l'existence de plantes sauvages autour de l'établissement :

carte lycée initiale

et donc de définir notre objectif : apporter des données recueillies autour du lycée.

Si des données avaient été présentes (ce qui sera le cas l'année prochaine), on peut modifier l'objectif : étudier l'évolution des peuplements de plantes sauvages d'une année sur l'autre (nombre et types d'espèces) ou recueillir des données sur le trottoir en face du lycée.

La méthode pour recueillir les données est expliquée grâce à :

  • une vidéo du site Vigie Nature École présentant le protocole de manière un peu enfantine mais elle a plu aux élèves ;
  • la fiche technique du site Vigie Nature École pour prendre correctement les photos. En effet les élèves devront faire des photos des plantes avec leur smartphone. Le choix d'utiliser leur smartphone a pour objectif dans la séance 2 de les faire réfléchir sur la diffusion de leurs données personnelles et métadonnées. Il a été vérifié en amont qu'ils avaient tous un smartphone par binôme. Si cela n'avait pas été le cas, il était envisagé de faire appel à leurs appareils photo numérique ou de leur prêter une tablette de l'établissement ou encore de faire des groupes de 3....
  • l'explication du mode d'emploi du guide d'identification des plantes sauvages édité par le MNHM dans le cadre du projet "Sauvages de ma rue" ou de l'appli "Sauvages de ma rue" : repérer la fleur ou si elle est absente la forme des feuilles et suivre le guide pour identifier la plante. 18 guides d'identification étaient en possession de l'établissement, un guide a été prêté par élève. Une clé de détermination des plantes dans le dossier du participant aide à se repérer dans ce guide à condition que les plantes soient en fleur.
  • la méthode de remise des photos, à savoir leur dépôt sur le mur collaboratif padlet créé à cet effet. 

Fiche technique "dépôt de photo sur padlet" à télécharger en version Fichier PDF  ou Fichier Microsoft Word  

D'autres systèmes de dépôt sont possibles (ENT...). L'avantage de padlet est que les photos sont consultables par tous les élèves en dehors de la classe.

Les élèves vont tester le protocole dans la cour.

Constats et points de vigileance suite au test de cette activité 2

Le protocole n'a posé aucun problème de compréhension mais la réalisation des étapes 2 et 3 a pris une séance c'est à dire 1h30 et les élèves ont eu très peu de temps pour tester le protocole.

 

4ème étape : recueil des données, photographie et identification des plantes sauvages autour de l'établissement

Objectif de l'activité 3

  • capacités : suivre un protocole pour réaliser un recueil de données, utiliser une clé de détermination

Travail à réaliser avec les élèves

Ce travail est à faire en autonomie entre deux séances. Les élèves, par binôme, ont une semaine pour prendre en photo et identifier les plantes sauvages dans la portion de rue qui leur a été attribuée, puis déposer leurs photos sur padlet (voir étape 2 pour les différentes fiches techniques). Plusieurs binômes ont la même portion de rue.

Évaluation

Le professeur valide ou non l'identification de la plante et la qualité de la photographie en indiquant un commentaire sur padlet et des conseils pour améliorer l'identification ou la photographie.

Constats et points de vigileance suite au test de cette activité 3

  1. Faire attention à l'époque de l'année : en mars très peu de plantes sont en fleurs. Seules les feuilles permettent alors d'identifier les plantes et c'est extrêmement difficile. Si l'identification a lieu à cette époque il serait donc préférable de créer une clé de détermination des plantes à partir des feuilles en tenant compte de l'identification a posteriori grâce aux fleurs des plantes présentes. Sinon, il est conseillé de faire le recueil des données en septembre voire octobre ou au printemps en avril / mai.
  2. Sur padlet, la récupération de toutes les photographies peut s'avérer fastidieuse puisqu'il faut les télécharger une à une. Pour y remédier d'autres outils sont à envisager (dépôt sur pronote, sur le mur collaboratif de l'ENT...). 

5ème étape : exploitation des métadonnées des photographies prises pour construire une carte de répartition de la biodiversité des plantes sauvages avec un logiciel de gestion de métadonnées : GeoSetter.

Objectif de l'activité 4

  • connaissances : définition des métadonnées, de la notion d'espèce et des critères d'identification des espèces.
  • capacité : présenter les données recueillies sous forme de carte. Consulter, modifier et exploiter les métadonnées d'une photographie.
  • attitude : protéger ses données personnelles

Travail réalisé avec les élèves

1ère partie

Consigne : comment présenter les données que nous avons recueillies sur les plantes sauvages autour du lycée ?

Modalités de réalisation : en classe entière sous forme d'un cours dialogué.

Réponses attendues (et obtenues lors du test) : présenter les données soit sous forme de carte, soit sous forme de tableau.

2ème partie : découverte des métadonnées d'une photo

La notion de métadonnée d'une photographie est définie comme étant des données sur cette photographie : le type d’appareil qui a pris la photo, l’angle d’ouverture, l’éclairage, la position GPS. Il est aussi précisé que les métadonnées enregistrées dépendent des réglages de l’appareil. Les élèves sont alors invités à consulter les métadonnées de leurs propres photographies. 

Vidéo détaillant les différentes méthodes d'accès aux métadonnées avec les élèves en tenant compte des éventuelles limitation d'accès au réseau de l'établissement avec un code élève

 Fiche technique "Consultation et modification des métadonnées d'une photographie " fournie aux élèves à télécharger en version Fichier PDF   ou Fichier Microsoft Word  

Un temps de cours dialogué permet de faire le lien avec leurs habitudes de déposer leurs photos sur les réseaux sociaux sans se soucier des métadonnées fournies et de discuter ainsi de la protection de leurs données personnelles.

Constats et points de vigileance suite au test de cette 2ème partie de l'activité 4

N'ayant aucune connaissance sur les métadonnées (cette notion n'avait pas encore été vue en SNT), les élèves étaient surpris et très intéressés. Cependant, selon l'ordre dans lequel les programmes de SNT et SVT sont traités, il est possible que les élèves aient étudié les métadonnées en SNT. Prendre contact avec le professeur de SNT permet de l'anticiper.

S'assurer des possibilités d'accès aux métadonnées avec la session élève d'accès au réseau l'établissement le cas échéant.

3ème partie : exploitation des métadonnées de localisation GPS pour construire une carte ; utilisation du logiciel GEOSETTER.

L'enjeu ici est de mutualiser toutes les photos prises afin d'élaborer une carte commune présentant l'ensemble des plantes sauvages inventoriées par la classe. 

Le logiciel GEOSETTER (téléchargeable ici) le permet et il a des avantages :

  • il est gratuit ;
  • il ne nécessite pas d'inscription ;
  • il permet de placer de nombreuses photos sur une carte et de créer un fichier "kmz" visionnable avec google earth.

Toutefois la carte créée sur Google Earth est en 3D, il n'est pas possible d'obtenir un plan en 2D.

Il est également possible d'utiliser le logiciel ArcGIS qui aurait les mêmes fonctionnalités, serait plus performant, mis à jour régulièrement et pour lequel une version pour les scolaires est développée gratuitement jusqu'en 2025. Toutefois il n'a pas pu être testé dans ce scénario.

Consigne : exploite les métadonnées des photos des plantes sauvages pour construire une carte présentant leur localisation. Pour cela utilise le logiciel GeoSetter dont la fiche technique d'utilisation t'est fournie.

 Vidéo détaillant l'utilisation de Geosetter pour construire une carte sur laquelle les photos des différentes plantes sauvages sont positionnées à partir de l'exploitation de leurs métadonnées de géolocalisation

Fiche technique "Geosetter" fournie aux élèves à télécharger en version Fichier PDF   ou Fichier Microsoft Word  

Le bilan de ce travail permet de discuter avec les élèves des critères d'identification des espèces utilisés alors que la définition de l'espèce fait référence à des critères génétiques. La vidéo canopé "Qu'est-ce qu'une espèce", où est interviewé Pierre-Henri Gouyon biologiste au MNHM, permet de comprendre les limites du concept. Cela permettra ensuite de faciliter le passage à l'étude des populations pour expliquer l'évolution de la biodiversité.

Constats et points de vigileance suite au test de cette 3ème partie de l'activité 4

Les élèves ont tous réussi à consulter, modifier si besoin les métadonnées de leurs photographies et les exporter pour créer une carte observable sur Google Earth sans avoir besoin d'enregistrer les éventuelles métadonnées modifiées. 

Pour mutualiser les modifications des métadonnées, s'assurer que les droits d'accès au réseau en session élève le cas échéant permettent d'enregistrer les modifications. Si ce n'est pas le cas faire construire la carte avec uniquement les photos de chaque binôme et celles pour lesquelles une modification des métadonnées n'est pas nécessaire et non une carte commune. L'idée d'une carte intégrant toutes les données des élèves n'est cependant pas abandonnée puisque les données vont être transmises au MNHM. Elles seront ainsi intégrées à l'ensemble des données et pourront être consultées sur la page du site de Vigie nature Ecole présentant les données.

 

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Article rédigé par Caroline Lechevallier, cité scolaire Claude Monet

Caroline.Lechevallier@ac-paris.fr

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  • Reporté - Utilisation d'un microcontrôleur Arduino lors d'une séance pédagogique en SVT ou en Enseignement scientifique.