Modélisation, simulation

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Modlisation, simulation. Journe TICE et SVT Isabelle Huriot 22 avril 2010. Quelques gnralits . Modlisation, simulation, laboration de thories, exprimentation sont souvent troitement associes dans les activits scientifiques. Sources utilises : - Revue Aster n43 ( INRP) - PowerPoint PPT Presentation

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  • Modlisation, simulationJourne TICE et SVT

    Isabelle Huriot 22 avril 2010

  • Quelques gnralits .Modlisation, simulation, laboration de thories, exprimentation sont souvent troitement associes dans les activits scientifiques.Sources utilises : - Revue Aster n43 ( INRP)- Les dossiers de lingnierie ducative (CNDP)

  • Les modles conceptuels peuvent parfois conduire la ralisation de modlesanalogiques (des maquettes) ou numriques (des logiciels). Ex : logiciel de visualisation 3D des molcules Quelques gnralits

  • Quelques gnralits Il ne sagit pas, pour linstant en SVT, denseigner la modlisation mais de faire acqurir des savoirs aux lves avec la modlisation et la simulation.

    Modlisation et simulation visent faciliter la comprhension de certains phnomnes ou concepts et leur mmorisation.

  • Quelques gnralitsAlors que de nombreux phnomnes biologiques et gologiques sont inaccessibles lexprimentation directe en classe, modlisation et simulation constituent une alternative pour lenseignant.La simulation permet de placer llve en situation de recherche et - dans une dmarche inductive de lui permettre de construire des savoirs : simuler pour apprendre.

  • Quelques gnralits

    Leur usage - surtout sagissant doutils TICE - suppose cependant de repenser en permanence la relation entre ce qui est rel et ce qui est virtuel, et ce dautant plus que le modle (par ex mathmatique) sous jacent la simulation est rarement accessible aux lves.

  • Vers une typologie des outils Les animations se caractrisent par leur faible niveau dinteractivit, elles offrent peu ou pas de degr de libert son utilisateur. Exemple mouvements atmosphriques ou cycle du carbone en seconde ou ex collge

  • Un logiciel de simulation est galement fond sur un modle implicite auquel lutilisateur na pas accs, il lui est nanmoins possible de jouer , de simuler un comportement dpendant du choix des paramtres quil a effectus. Vers une typologie des outils

  • Quelques exemples en collge : Simuler des exprimentations dans le but de faire dcouvrir la spcificit des anticorps, le trajet du message nerveux, la rgulation de la glycmie, le contrle hormonal des cycles sexuels, la fusion partielle dune roche . Simuler lvolution de lalcoolmie au cours du temps (Education la scurit routire). Simuler lvolution de la population des proies et des prdateurs dans un tang par exemple suite une pollution (EDD)

  • Extrait du CD rom ltang, un cosystme.

    Prdateurs dure de vie : 28 jours nombre : 90 Proies dure de vie : 7 jours nombre :120 Prdateurs dure de vie :19 jours nombre : 90Proiesdure de vie : 7 joursnombre :120

  • Vers une typologie des outils TICEEnfin les logiciels de modlisation permettent dlaborer le modle qui sera utilis pour les simulations. Ce modle est explicite dans la mesure o les rgles ont t dclares par llve.

  • Prparation de lactivit avec Modglyc

  • Une fois le modle valid en le confrontant aux donnes empiriques, il devient un outil pour mener une dmarche dinvestigation :

    Comment la glycmie est elle maintenue constante alors que les apports en glucose sont discontinus et lactivit physique et intellectuelle variables?

    Comment corriger la glycmie lors dun diabte insulinodpendant?

  • Risques et limites

    - dlaisser ltude du rel pour lui substituer un travail sur ordinateur bas sur lemploi de simulations

    - en dehors du domaine de validit du modle, le raisonnement devient erronMais un enjeu

    Ces outils reclent un potentiel ducatif intressant dans la mesure o ils permettent de favoriser limplication des lves dansune dmarche dinvestigation.

    *Le modle est une question centrale dans le domaine des sciences de la vie et de la Terre.

    En effet, le rsultat de la rflexion scientifique nest pas proprement parler la dcouverte de la ralit mais plutt linvention dun systme thorique qui se comporte comme la ralit. Selon une expression bien connue, la science est le domaine du tout se passe comme si . Elle construit un modle de la nature, par dfinition provisoire, acceptable tant que la confrontation de ses prvisions avec des faits ne fait pas apparatre de contradiction. Dominique Rojat

    *Rastop logiciel de visualisation de molcules en 3D par ex La ralisation de modles numriques permet de produire des objets manipulables lcran. La possibilit donne llve de visualiser et de manipuler ces objets laide surmonter certaines difficults de comprhension lies aux dimensions spatiale ou temporelle des phnomnes et des objets tudis.** surmonter certaines difficults de comprhension lies aux dimensions spatiale ou temporelle des phnomnes et des objets tudis logiciel rasmol par ex permettant aux lves de visualiser des molcules, den comprendre lorganisation spatiale par ex En gologie propagation ondes dans lensemble du globe par ex *Espace , dimension, temps surmonter certaines difficults de comprhension lies aux dimensions spatiale ou temporelle des phnomnes et des objets tudis surmonter certaines difficults de comprhension lies aux dimensions spatiale ou temporelle des phnomnes et des objets tudis rastop par ex

    **Il y a un risque denseigner un modle lmentaire dcontextualis plutt quune ralit riche et complexe. Cependant ds quil y a mouvement ou vue 3D une plus value est apporte llve

    la simulation apparat comme un processus qui produit des rsultats partir du fonctionnement dun modle.

    *******Cf confrence Barrre sur le cycle du carbone lors de la dernire rencontre tice et svt jean talon il y a 2 ansIl est demand aux lves de modliser le cycle du carbone laide dun logiciel de modlisationcompartimentale (Vensim) et de juger de la pertinence du modle ralis en comparant les rsultats simulsavec des donnes issues dexprimentations en classe ou de banques de donnes mondiale