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Travailler la construction du savoir scientifique sur la biodiversité par le recueil et le traitement de données et métadonnées dans le cadre d'un projet de sciences participatives.

logo traam SVT 2019 / 2020

Ce scénario s'insère dans le cadre des Travaux Académiques Mutualisés (TraAM) 2019 - 2020 dont le thème national était : Les métadonnées, des ressources pour construire des concepts en SVT.
Dans ce cadre, le thème académique s'est centré sur l'implication plus grande des élèves dans les différentes étapes du recueil et du traitement des données et métadonnées dans l'objectif de permettre de rétablir une vision plus réaliste de la façon dont la science construit des savoirs à partir des données qu’elle produit.

Ainsi, ce scénario propose de construire la notion de biodiversité avec les élèves de 2nde dans le cadre du programme mis en oeuvre à la rentrée 2019 grâce à la participation au programme de sciences participatives "Vigie Nature Ecole - Sauvages de ma rue" impliquant le recueil, l'exploitation, le traitement et l'interprétation de données et de leurs métadonnées sur les plantes sauvages en utilisant différents outils numériques : photographies, logiciel de gestion de métadonnées, traitement de bases de données avec tableur.

Le scénario est divisé en 2 parties renvoyant à 4 articles présentés ci-dessous.

Objectifs du scénario

Connaissances

Thème "La Terre, la vie et l'organisation du vivant" partie "Biodiversité, résultat et étape de l'évolution" chapitres "les échelles de la biodiversité", "La biodiversité change au cours du temps", "L'évolution de la biodiversité s'explique par des forces évolutives s'exerçant au niveau des populations" du programme de SVT de 2nde mis en oeuvre à la rentrée 2019.

Compétences

  • pratiquer une démarche scientifique : 
    • résoudre une question ou un problème scientifique
    • mettre en oeuvre des stratégies de résolution
    • interpréter des résultats en tirer des conclusions
    • comprendre qu'un effet peut avoir plusieurs causes
    • savoir distinguer ce qui relève d'une croyance ou d'une opinion et ce qui constitue un savoir scientifique
  • concevoir, créer, réaliser
    • mettre en oeuvre un protocole
  • communiquer et utiliser le numérique
    • communiquer dans un langage scientifique approprié
    • utiliser des outils numériques : utiliser des logiciels de traitement de données

Découverte des métiers

  • chercheurs / chercheuses

Outils numériques utilisés

  • un smartphone pour la saisie de photographies auxquelles sont associées des métadonnées de géolocalisation.
  • un logiciel d'exploitation des métadonnées de géolocalisation d'une photographie (GeoSetter) associé à Google Earth.
  • un tableur permettant le traitement des données et métadonnées recueillies.

Conditions de mise en oeuvre du scénario

  • Classe de 2nde de 36 élèves.
  • Chaque séance dure 1h30 et est réalisée en groupes de 18 élèves dans une salle équipée d'ordinateurs (un par binôme).

Déroulé du scénario

PHASE 1 : décrire la biodiversité

1.1 ) Décrire la biodiversité actuelle par le recueil de données photographiques et l'exploitation de leurs métadonnées pour construire une carte de répartition de la biodiversité

Dans cette première partie, les notions de biodiversité et d'échelles de la biodiversité sont étudiées dans le cadre du projet de sciences participatives "Sauvages de ma rue" qui nécessite :

  • de collecter des données sur les plantes sauvages sous forme de photographies ;
  • de traiter ces données photographiques et notamment leurs métadonnées pour les présenter sous forme de carte.

geosetter 

 

1.2 )  Étude de la variation de biodiversité au cours du temps par le traitement avec un tableur de données associées à leurs métadonnées (base de données)

Dans cette deuxième partie, la notion de changement de la biodiversité spécifique sur de courtes échelles de temps est étudiée par la comparaison du nombre et de la nature des espèces de plantes sauvages entre la fin du 19ème siècle et le début du 21ème siècle (150 ans d'écart) grâce à l'exploitation d'un fichier de base de données avec un tableur.

tableur1

 

 PHASE 2 : expliquer la biodiversité et ses variations

2.1)  Étude des facteurs influençant la biodiversité par le traitement avec un tableur de données associées à leurs métadonnées (base de données)

Dans cette troisième partie, l'influence des activités humaines sur la modification de la biodiversité est étudiée par le traitement avec un tableur d'une base de données sur la répartition des espèces de plantes sauvages sur le territoire métropolitain et au sein d'une même ville selon la longueur de la rue, son aménagement, etc... Cette partie permet de remobiliser et consolider des capacités acquises dans la phase 1 sur l'utilisation des fonctionnalités du tableur.

tableur2 

 

2.2 ) Étude de la sélection naturelle par l'étude d'une démarche scientifique exploitant les données et leurs métadonnées

Dans cette quatrième partie, la sélection naturelle est étudiée par le suivi de la démarche des chercheurs et chercheuses du programme "Sauvages de ma rue" pour expliquer l'évolution de la diversité allélique au sein d'une espèce : la cymbalaire des murailles

resultats 

 

Conclusion et perspectives

Cette façon de traiter la biodiversité par la participation aux différentes étapes d'un projet de sciences participatives a eu de nombreux effets positifs par rapport au traitement classique de cette partie sous forme d'étude documentaire :

  • les élèves sont motivés car leur travail va être utilisé pour faire avancer la recherche scientifique même si certains élèves m'ont suggéré de choisir un suivi d'animaux plutôt que de plantes ;
  • la notion de biodiversité prend sens car elle est étudiée avec un cas concret sur plusieurs séances : plusieurs élèves m'ont ainsi dit qu'ils comprenaient mieux le concept de biodiversité qui restait un peu vague jusqu'à présent ;
  • les élèves acquièrent de nombreuses compétences numériques notamment sur la notion de métadonnées et l'exploitation d'une base de données avec un tableur. Tous m'ont dit avoir beaucoup appris, même les plus performants en informatique ;
  • les élèves comprennent mieux comment la connaissance scientifique se construit et le métier de chercheur/chercheuse. Certains m'ont ainsi dit que c'était très intéressant, notamment pour cette année de seconde, puisqu'ils devaient faire des choix de spécialités.

J'envisage donc de reconduire ce scénario l'année prochaine avec possiblement d'autres fichiers à exploiter :

  • celui  récemment mis sur le site Vigie Nature école qui recense les données recueillies par différents établissements sans aucun traitement du MNHM ;
  • celui  qui m'a été transmis par Nathalie Machon en cette fin d'année scolaire précisant les préférences thermiques de chaque plante. Associé au fichier proposé dans l'article sur les plantes au 19ème et 21ème siècle, il sera possible d'étudier si les plantes du 21ème siècle ont des préférences thermiques plus élevées en lien avec le réchauffement climatique .

Par ailleurs, ce scénario peut-être adapté pour traiter les programmes de collège en ne gardant que certaines parties, en simplifiant l'exploitation des bases de données.

Remerciements

Merci à Nathalie Machon, professeure au MNHM et responsable de la coordination scientifique du projet "Sauvages de ma rue" pour l'aide et les conseils apportés ainsi que les fichiers transmis avec possibilité de les diffuser largement.

Merci à Samantha Matheau, Yann Sauvage, Renaud Gosset, professeurs de SVT engagés dans ce projet de TraAM SVT 2019 / 2020 dans l'académie de Paris et Mr Patrice Baudevin IA-IPR pour le travail commun, leurs nombreux conseils et soutien.

Merci à Mme Marie-Eve Leroux-Langlois, proviseure de la cité scolaire Claude Monet Paris 13ème pour avoir mis à disposition les salles nécessaires aux réunions de nos travaux dans le cadre des TraAM.

 

Scénario proposé par Caroline Lechevallier (Caroline.Lechevallier@ac-paris.fr), professeure de SVT, cité scolaire Claude Monet,

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