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Synthèse 2019Sciences de la Vie et de la Terre

Thème 1 : algorithmique et codage en SVTThème 2 : intégration de la réalité augmentée et de la réalité virtuelle en sciences expérimentales

Productions académiques

Axes abordés

Conclusion

Les axes abordésThème 1 :Algorithme et codage en SVTPour l'académie d'Aix-MarseilleUtilisation du langage édupython autour d'une activité du code génétiqueActivité Scratch pour modéliser la sélection naturellePour l'académie de Montpellier :Utilisation de la carte Arduino et de ses capteurs pour réaliser des observations des phénomènes biologiques et géologiques (photosynthèse, conductivité thermique des roches et magnétisme rémanent)Programmation de robot par Scratch pour simuler les phénomènes de haute pression et de basse pressionCréation de grille de correction d'activité de codage et des formulaires d'analyse de pratiques pour les enseignants et de retour d'impressions pour les élèves.Pour l'académie de Nice :Utilisation des langages édupython et scratch pour réaliser un modèle multi-agentsScénarii pédagogiques autour du logiciel de simulation Edu'modèle créé lors de ces TraAMPour l'académie de StrasbourgTransformer des chaines logiques d'actions / réactions en un organigramme de programmation, interpréter sous la forme d'un algorithme les mécanismes biologiques...Créer un programme permettant de manipuler des données scientifiques à l'aide de ScratchThème 2 :Intégration de la réalité augmentée (RA) en sciences expérimentalesPour l'académie de Limoges :Études des aléas et des risques liés à la pluviométrie via la SandboxEnrichissement de carte par données récoltées sur le terrain par la réalité virtuelle via Arcgis OnlinePour l'académie de Lille :Réalisation de photosphères contenant, dans des points d’intérêt, des modèles 3D d’un affleurement réalisé par photogrammétrieScans de fossiles rares trouvés sur un site géologique remarquable et mise à disposition en réalité augmentée via le Merge CubePhotogrammétrie d’un même site à plusieurs mois d’intervalle pour mettre en valeur la vitesse de l’érosion.

ConclusionThème 1 : algorithme et codage en SVT L'utilisation du code avec les élèves est intéressante, mais il y a beaucoup à faire pour introduire cet aspect : une formation pour les enseignants, donner de l'intérêt à l'approche et ne pas aller dans des éléments trop complexes avec les élèves. D'une part parce que les élèves n'ont pas tous l'appétence pour cette approche, jugée trop difficile pour ceux qui n'aiment pas les maths, trop répétitives depuis le collège pour ceux qui ont fait ça sur le long terme, et d'autre part car des enseignants, peuvent avoir des difficultés à maîtriser les aspects du code complexe.L'approche organigramme est totalement positive et ne demande pas de pré-acquis. Elle permet de structurer , pour l'élève, sa compréhension, sa logique, de donner du sens, elle est très facile à prendre en main et devient parfois un réflexe d'utilisation pour les élèves qui y ont vu leur intérêt.Thème 2 : Intégration de la réalité augmentée et réalité virtuelle en sciences expérimentales en SVTComme tout usage du numérique, il convient tout d’abord de prendre en considération la fonctionnalité des outils de réalité augmentée testés et les besoins de formation pour leur usage. Les retours des élèves et des équipes révèlent une utilisation aisée de la sandbox et du SIG ArcGis Online, parfois très intuitive pendant l’activité. La conception de la sandbox et la préparation technique en amont des scénarios SIG par l’équipe enseignante nécessitent toutefois un temps d’appropriation et de formation à ces outils numériques. Sur ce point, la dimension collective instituée au sein de groupes d’enseignants au compétences complémentaires a été un facteur clé dans la mise en œuvre des projets : la réalisation de tutoriels, leur partage ainsi que des formations régulières en présentiels ont été déterminants. Le pilotage et la mise en œuvre de tels projets nécessitent ainsi une organisation collective et de se donner du temps.L’enrichissement du réel s’est trouvé conforté par la réalité augmentée via le SIG par les ressources convoquées dans la situation même de travail, et exploitées par les élèves dans leurs investigations. La réalité augmentée contribue à appréhender les représentations 2D/3D et les confrontations spatiales et/ou temporelles de données de nature variée. L'utilisation d'objets via la réalité augmentée est très simple en classe notamment grâce à des solutions toutes prêtes (voir les scénarii de Lille).Une récente étude l'université de Warwick montre que la réalité virtuelle est le média avec lequel l'attention, la mémorisation et la concentration des apprenants est la meilleure (suivi du texte et de la vidéo) mais ce média doit être utilisé sur un temps court surtout chez les plus jeunes.

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Guadeloupe

Martinique

StrasbourgAlgorithme et codage en SVTL'académie de Strasbourg a travaillé selon les axes suivants :Utiliser les algorithmes ou l'organigramme de programmation pour mieux comprendre les phénomènes enseignés en classe :-> transformer des chaines logiques d'actions / réactions en un organigramme de programmation, interpréter sous la forme d'un algorithme les mécanismes biologiques...En collège, l’approche s’est faite en deux temps. Tout d’abord, nous avons présenté ce qu’est un organigramme avec un exemple très simple, basé sur l’étude d’un cas clinique. Ensuite, les élèves ont du construire des organigrammes simples avec l’étude d’autres cas, puis des organigrammes plus complexes mêlant différentes données. Une fois cette maîtrise acquise, l’organigramme final pouvait être utilisé ou créé, soit pour donner une seconde lecture aux conclusions du chapitre, soit pour découvrir des mécanismes avec la seule lecture de l’organigramme.Au lycée, en classe de seconde, ce type de représentation a servi de point de départ à une activité de programmation. L'organigramme fut donné en amont comme récapitulatif de ce qui a été vu auparavant et permis de compléter et/ou de créer le programme attendu.En classe de Terminale cela a été testé notamment dans le cadre de la régulation de la glycémie en spécialité. Il s'agissait ici de faire le bilan de ce qui avait été étudié et compris préalablement chez l'être humain à partir de différents cas cliniques.Modéliser un mécanisme, un phénomène sous la forme d'un code, d'un algorithme ou d'un schéma à l'aide de Scratch-> créer un programme permettant de manipuler des données scientifiquesUne première approche a consisté à faire faire de l’analyse de code aux élèves. Une fois l’objectif du programme clairement identifié, l'élève doit compléter les blocs manquants du programme. Dans le niveau facile, il n'y a que deux données à recréer, au niveau intermédiaire, il manque une donnée par blocs et au niveau difficile, il faut en plus réordonner les blocs d’instructions.Dans la seconde approche, les élèves devaient analyser un bloc d’instruction donné en exemple et ensuite reconstruire totalement les instructions manquantes.Mesurer l'impactqu'apporte l'utilisation du codage dans l'acquisition des notions étudiées par les élèves.-> bénéfices sur la compréhension, l'acquisition des notions disciplinaires et plus-valuedans le cadre d'un enseignement transversal du code.Compétences du CRCNLe détail des scénarii pédagogiques sont disponibles sur ÉDU'Base. (mot clé TRAAM année 2019).Lien vers l'article d'accueil du site académique : http://svt.site.ac-strasbourg.fr/tice/traam-2019/item/380-traam2019

La Réunion

Guyanne

MontpellierAlgorithme et codage en SVTL’objectif est de produire des activités de collège et de lycée, d’en évaluer les compétences dans ces domaines et de créer des descripteurs permettant une évaluation des compétences des élèves.Les activités:Arduino et capteursDeux voies de recherches sont explorées: acquisition de mesures via l’USB et acquisition de mesures en bluetooth.Photosynthèse et absorption des radiations lumineuses :Projet expérimental dans l’’enseignement scientifique de 1èreCréation d’un capteur double, lumière, oxygène pour mesurer l’intensité de la photosynthèse dans différentes radiations.Matériel nécessaire : arduino nano, capteur O2, capteur luxmètre, support de capteurs en ABS.Conductivité thermique des roches – Conduction – convection :Projet expérimental dans l’’enseignement scientifique de 1èreMesure du transfert de chaleur par conduction ou convection. Mesure de la conductivité thermique dans différentes roches.Matériel nécessaire : arduino nano, 3 capteurs de température (numériques étanches), thermoplongeurs.Les montages, les codes nécessaires pour faire fonctionner les capteurs sont fournis, ainsi que le logiciel d’affichage (PLX-Daq 2.11).Modélisation du magnétisme rémanent des basaltes des fonds océaniques:Enseignement de spécialité SVT de 1ère .L’élève doit concevoir le modèle permettant de montrer que la disposition des anomalies s’explique par une expansion du plancher océanique basaltique.Matériel nécessaire: banc magnétographe, tubes de spectro, silicone transparent, paille d’acier et aimants.ExAO libre :Création de capteurs bluetooth envoyant sur un serveur les données. L’affichage sera réalisé via une interface web graphique.Les capteurs sont connectés à une carte « arduino » ESP32 TTGO.Robotique :Modélisation des hautes pressions et basses pressions dans l’atmosphère en utilisant des minirobots ozobots. Codage en utilisant ozoblocky (codage par block).Un grain de pollen du Pin Sylvestre possédant des petits ballons aérifères est soumis à l’action du vent et des courants atmosphériques ascendants ou descendants selon la pression locale.Codage par bloc :Le tapis volant et les masses atmosphériques (codage scratch)Création d’un jeu dont le code (réalisé en scratch) piraté, a été modifié. L’objectif est de retrouver le code.Évaluation d’une activité de codage :Création d’une grille permettant d’évaluer les processus de pensée en algorithme et l’activité de codage.Domaine 11.3Maîtrise des langages scientifiquesIl sait que des langages informatiques sont utilisés pour programmer des outils numériques et réaliser des traitements automatiques de données. Il connaît les principes de base de l'algorithmique et de la conception des programmes informatiques. Il les met en œuvre pour créer des applications simplesDomaine 44.1L'élève pratique le calcul, mental et écrit, exact et approché, il estime et contrôle les résultats, notamment en utilisant les ordres de grandeur. Il résout des problèmes impliquant des grandeurs variées (géométriques, physiques, économiques...), en particulier des situations de proportionnalité. Il interprète des résultats statistiques et les représente graphiquement.4.2Conception, création, réalisationL'élève imagine, conçoit et fabrique des objets et des systèmes techniques. Il met en œuvre observation, imagination, créativité, sens de l'esthétique et de la qualité, talent et habileté manuels, sens pratique, et sollicite les savoirs et compétences scientifiques, technologiques et artistiques pertinentsTentative de descripteurs de compétences :Activité de création d’une illustration animée ou interactive (jeu)Activité de création de matériel expérimentalActivité de modélisation d’un phénomène :DébutantApprentiMaîtreExpert2.1Trouver et trier les informations dans la réalité4.1Décomposer le phénomène en algorithmeL’élève ne reconnaît ni les acteurs d’un phénomène ni leurs interactionsL’élève reconnaît les acteurs d’un phénomène ouleurs interactionsL’élève reconnaît l’ordre d'intervention des acteurs d’un phénomène.Il est capable que qualifierleurs interactions (positif/négatif).L’élève est capable de reconnaître et de placer correctement les acteurs du phénomène.Il quantifie leurs interactions.1.3CodageL’élève développe des programmes simples (instructions, conditions) avec assistance.L’élève développe des programmes simples (instructions, conditions) de manière autonome.L’élève développe des programmes complexe (instructions, boucles, conditions variables et fonctions).Choix autonome et ad hocdans l’utilisation d’instructions, de boucles, de conditions, de variables et de fonctions2.24.1Debuggage(optionnel)L’élève ne détecte pas d’écart entre la production attendue et la production obtenue (bug).L’élève est capable de remarquer un écart entre la production attendue et la production obtenue (bug) sans l’évaluer.L’élève utilise des essais et erreurs pour corriger les bugs.L’élève est capable d’ évaluer l’écart entre la production attendue et la production obtenue (bug).L’élève utilise des essais et erreurs pour corriger les bugs.L’élève est capable d’ évaluer l’écart entre la production attendue et la production obtenue (bug).L’élève utilise une démarche hypothético -déductive pour rechercher et corriger les bugs.Création d’un formulaire de recueil des analyses côté enseignantsCréation d’un formulaire de recueil des impressions côté élèveshttps://ppe.orion.education.fr/academie//itw/answer/s/b9ixau9yqn/k/YpU30H8Les domaines du CRCNLe détail des scénarii pédagogiques sont disponibles sur ÉDU'Base. (mot clé TRAAM année 2019).Lien vers la page d'accueil de l'académie de Montpellier : http://disciplines.ac-montpellier.fr/svt/tags/traam

LilleRéalité augmentée en sciences expérimentales : Usages et apports de la RA dans l'étude et l'exploitation de données de terrainAu cours de l’année scolaire 2018-2019, les objectifs étaient:- Rendre accessible des ressources difficiles d’accès : affleurement, fossiles rares etc…- Faire écho de ces techniques dans les programmes àvenir :réalité augmentée, réalité virtuelle- Anticiper le contenu de formation (tutoriels)- Nouveaulycée :SVT doivent se positionner sur l’enseignement du numérique, la programmation, le modèle numérique de terrain…- Alimenter la lithothèque- Analyser le rapport des élèves aux représentations spatiales- Penser à des projets participatifs: lithothèque, aménagement carrière Emerchicourt...- Explorer la Réalité virtuelle au service du concret, en faire une technique au service de l’éducation.Le travail de l’équipe de Lille, au travers de 3 scénarios pédagogiques, a permis de mettre sur pied des méthodes accessibles, faciles à mettre en œuvre pour virtualiser le terrain, avec du matériel et des techniques nouvelles et avec l’aide de l’équipe de l’académie de Limoges :drones,photogrammétrie à différentes échelles,scannage 3D,photosphères,parcours de visite virtuelle,réalité augmentée (Merge Cube).Le défi a été de les combiner afin de mieux rendre compte de la complexité du terrain dans l’espace et le temps. Exemples :Réalisation de photosphères contenant, dans des points d’intérêt, des modèles 3D d’un affleurement réalisé par photogrammétrieScans de fossiles rares trouvés sur un site géologique remarquable et mise à disposition en réalité augmentée via le Merge CubePhotogrammétrie d’un même site à plusieurs mois d’intervalle pour mettre en valeur la vitesse de l’érosion.Ces recherches et tests ont aussi permis de créer et mettre à jour des pages de lithothèque de l’académie de Lille, telles que celle de la carrière d’Émerchicourt et de la falaise du Noirda.La réflexion a enfin été menée sur l’utilisation concrète en classe de la réalité virtuelle et de la réalité augmentée avec conseils et précautions à prendre.Compétences du CRCNLe détail des scénarii pédagogiques sont disponibles sur ÉDU'Base. (mot clé TRAAM année 2019).La présentation de ces trois scénarios, des focus et des tutoriels sont disponibles à l’adresse suivante:http://svt.discipline.ac-lille.fr/ressources/traams/realite-augmentee-en-sciences-experimentales

LimogesTraAM académique de LimogesL’académie de Limoges a travaillé sur le thème 2 : intégration de la réalité augmentée (RA) en sciences expérimentalesLe projet est centré sur le domaine de la géomatique : acquisition et représentation des données, intégration dans les scénarios pédagogiques, analyse et exploitation des représentations spatiales dans les investigations des élèves.Deux outils ont été testés par le groupe de travail académique : la réalité augmentée Sandbox et le système d’informations géographique Arcgis Online.La Réalité Augmentée SandboxQu’est-ce que c’est?La RA Sandbox est un dispositif constitué d’un bac avec du sable, d’un vidéoprojecteur, d’un PC relié à une caméra Kinect. Elle a été développée par les universités de Californie Davis et de Los Angeles.Que permet-elle?Dans cette RA Sandbox, il est possible de modeler le relief et d’afficher en temps réel des courbes topographiques adaptatives. Elle permet ensuite de modéliser des précipitations d’intensité variable et leurs écoulements en fonction du relief et ainsi d’aborder la notion de risque d’inondation avec les élèves.Le système d’informations géographique Arcgis OnlineQu’est-ce que c’est?Le logiciel Arcgis Online est un outil qui va permettre dans différents scénarios pédagogiques de:Récolter des données sur le terrain à l’aide d’une tablette et d’un smartphone (même sans connexion sur le terrain)D’introduire de la réalité augmentée en sortie terrain en convoquant des informations ou des médias à l’aide de balises géolocalisées (même sans connexion sur le terrain)Traiter les données acquises sur le terrainProduire un compte rendu d’une sortie TerrainExemples de scénarios pédagogiquesScénario au fil de l’eau: 3 Collèges, une rivière, des indices biotiquesÉtape 1 : Prélever et identifier les animaux aquatiques (larves d’insecte, crustacés, mollusques, vers...) afin d’établir un indice biotique évaluant la qualité de l’eau d’une rivière (plus ou moins polluée).Un questionnaire (construit sur Arcgis puis téléchargé sur tablette) permet de consigner les données qui seront géolocalisées sur une carte. Les 3 collèges contribuent en suivant la même méthode.Des documents (clé de détermination, indice biotique anciens) s’affichent lorsque les élèves sont sur le site.Étape 2 : La consultation de la carte par les élèves est l’enrichissement apporté par la réalité augmentée. Elle permet aussi de comparer les données acquises avec celles mesurées avant la construction de la station d’épuration.Scénario Mesure du bruit au collège Cycle 4Étape 1: Les élèves font des mesures de bruit à l’aide du micro de la tablette dans l’enceinte du collège qu’ils collectent à l’aide de l’application 123 survey d’Arcgis online.Étape2: Ces données géolocalisées sont ensuite transmises dans une carte d’Arcgis Online puis traiter par interpolation avec le logiciel afin de situer les zones les plus bruyantes et d’aborder les risques sur la santé.Scénario Sortie géologique LycéeConstruction d’un sortie géologique intégrant la réalité augmentée en sortie terrain en convoquant des informations ou des médias à l’aide de balises géolocalisées. La sortie porte sur les chaos granitiques en Limousin.Domaine du CRCN abordés par ce TraAMLe détail des scénarii pédagogiques sont disponibles sur ÉDU'Base. (mot clé TRAAM année 2019).Lien vers l'article d'accueil du site académique :http://pedagogie.ac-limoges.fr/svt/spip.php?article492

NiceLa modélisation en SVTDans le cadre des Travaux Académiques Mutualisés (TraAM) de l’année scolaire 2018-2019, plusieurs enseignants de SVT de l’académie de Nice ont travaillé sur le sujet de la modélisation, dans le thème plus large “SVT algorithmique et codage”.La problématique était la suivante : “Quel est l’intérêt pour l’élève de concevoir ses propres modèles numériques, et comment lui permettre de les réaliser ?“A l’issue de cette réflexion, et des échanges réalisés avec d’autres académies travaillant sur des axes similaires (notamment l’académie d’Aix-Marseille), deux pistes ont été explorées.1ère piste : réaliser un modèle multi-agents (respiration / fermentation des levures) enScratch (et en Python).2ème piste : utiliser le logiciel Edu’modèle,conçu pour l'occasion, pour réaliser un modèle numérique multi-agents.Vous trouverez sur le site académique de Nice des articles proposant des scénarios pédagogiques, ainsi qu'une réflexion sur le fond.Le détail des scénarii pédagogiques sont disponibles sur ÉDU'Base. (mot clé TRAAM année 2019).Lien vers l'article d'accueil du site académique :https://www.pedagogie.ac-nice.fr/svt/?p=1437

Aix-MarseilleCODAGE (activité lycée uniquement)Cette année, l'utilisation du langage « python » est apparu clairement dans le programme de 1er spécialité SVT. L'académie d'Aix Marseille a travaillé conjointement avec l’académie de Nice à l'élaboration de scénarios pédagogiques sur ce langage et aussi sur le codage.Utilisation de EdupythonLes enseignants proposent une activité basée sur la découverte du code génétique. Le but de la séance est de montrer que le code est redondant à partir de l'ARN poly…Avantages :Cette activité permet à l’élève de comprendre le mécanisme des déplacements des ribosomes.Inconvénient :L’élève et le professeur doivent déjà connaître le langage. Cette activité ne peut se faire sans l'apport des mathématiques ou des SNT.Problème de temps (une heure pour coder), mais on peut déjà donner un morceau de code à l’élève.Utilisation de scratch pour modéliser la sélection naturelle. (programmation par bloc)Deux déroulements sont proposés pourun même scénario.Soit l’élève propose sur papier des algorithmes qui explique la sélection naturelle en utilisant une ou plusieurs pressions sélectives, puis les traduit sur scratch.Avantage: cela permet à l’élève de comprendre les mécanismes de la sélection et de les modéliser.Inconvénient : il faut quelques connaissances en scratch et au moins 1h pour obtenir un programme qui fonctionne. Il est peut être souhaitable de poursuivre ou de préparer en AP, à la maison,en classe ?. Le prof doit être capable de corriger rapidement les erreurs.Soit le professeur propose une modélisation presque terminée et l’élève change juste un ou 2 paramètres.Avantage : gain de temps par rapport à la première activité, modélisation (ou simulation) illustrée à l’écranInconvénient: activité de l’élève réduite, construction d’un modèle par le professeur.Domaines du CRCNLe détail des scénarii pédagogiques sont disponibles sur ÉDU'Base. (mot clé TRAAM année 2019).Lien du bilan sur le site SVT aix Marseille: http://www.pedagogie.ac-aix-marseille.fr/jcms/c_10700765/fr/traam-2018/2019