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classification des êtres vivants, dessin vectoriel et tableau blanc interactif

mis à jour le 30/11/2008


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Le tableau blanc interactif (TBI) est utilisé pour établir une classification "emboîtée" des êtres vivants par une démarche de recherche et d'établissement d'un consensus à l'intérieur du groupe d'élèves. L'utilisation du logiciel de dessin vectoriel OpenOffice draw permet d'éviter les obstacles liés à l'absence de compatibilité entre les logiciels des différentes marques de TBI et éventuellement de se passer du TBI quand il n'est pas disponible.

mots clés : classification, TBI, dessin vectoriel, openoffice, tice


Les objectifs et la démarche


Le travail présenté ici est en cours de réalisation dans trois classes de seconde au lycée Jean Perrin de Rezé. Au cours d'un thème libre consacré à la biodiversité puis dans la partie "cellule ADN et unité du vivant", une classification "emboîtée" est construite au fil des séances. Au prix d'une adaptation aux matériels traités dans les programmes de collège, cette démarche peut très bien être utilisée de la sixième à la troisième. L'objectif est de montrer que classer en biologie n'est ni une démarche dogmatique, ni une opération de tri, ni la simple utilisation d'une clé de détermination. Il va donc s'agir de construire progressivement une classification par la discussion du groupe sur les parentés que l'on peut mettre à jour. L'utilisation d'un logiciel de dessin vectoriel permet à tout moment de modifier le travail antérieur pour le rendre conforme aux faits issus de l'observation. L'utilisation du tableau blanc interactif éventuellement associé à une tablette graphique ou à une souris et un clavier infrarouge permet aux élèves de présenter leurs arguments à toute la classe. Sans vouloir constituer des modèles à reproduire, certaines des étapes successives seront montrées ici ainsi que les procédures techniques permettant de mener à bien ce travail sans passer des heures à consulter la documentation des logiciels ou des matériels.


Les apports du vidéoprojecteur et du TBI

L'ensemble de la démarche décrite ici aurait pu se dérouler avec un simple vidéoprojecteur. Toutefois l'arrivée d'un tableau blanc interactif au laboratoire de SVT du lycée nous a conduit à l'adopter et à lui trouver toutes sortes d'avantages et d'inconvénients. Parmi les avantages, il faut essentiellement retenir le fait que les commandes passées sur la surface sensible du tableau sont beaucoup plus perceptibles parce qu'elles s'inscrivent dans l'espace de l'écran. Déplacer une vignette, encadrer un groupe d'être vivants deviennent ainsi des faits sensibles pour les élèves. Cela favorise l'attention et donc le débat.
Pour ce qui est des inconvénients, ils sont encore nombreux mêmes s'ils sont mineurs.
Chaque marque de TBI a développé un logiciel de pilotage avancé mais ces logiciels sont incompatibles entre eux et ils ne permettent pas de travailler lorsque l'on ne dispose pas du TBI mais d'un simple vidéoprojecteur.
Pour ce qui concerne le logiciel du tableau "Smart" que nous avons employé, les essais ont montré qu'il est incompatible avec openoffice draw. Nous n'avons pas utilisé ses fonctions avancées mais uniquement les fonctions de pointeurs qui sont actives par défaut et qui ne posent pas de problème avec openoffice. Lorsque le tableau n'est pas disponible, les commandes par souris et clavier sont utilisées classiquement avec un simple vidéoprojecteur et c'est en fait openoffice.draw qui apporte par sa souplesse la plus-value pédagogique.

 

La séance initiale sur la biodiversité

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Cette séance de travaux pratiques qui est aussi la séance de présentation de l'année a été consacrée au problème de la caractérisation et de la classification du vivant. En cela, elle se rapproche d'activités réalisées en sixième.

Une collection d'objets de toutes origines est présentée. Tout ce qui est ou qui représente un être vivant doit être rassemblé par les élèves sur une table au cours d'une discussion libre entre eux. Le fossile de trilobite est de loin ce qui provoque la discussion la plus vive.
 
classif_tbi03bEn plus des objets réels, les élèves sont invités à travailler à partir d'un fichier de vignettes commun à toute le classe, visualisé sur le TBI.
 
classif_tbi01bIl leur est ensuite demandé en fonction de quoi ils ont opéré le rassemblement. Ainsi émergent les notions apprises au collège à savoir que les êtres vivants sont constitués de cellules, qu'ils se reproduisent et qu'ils échangent. Une première boîte est ainsi construite qui rassemble la totalité des êtres vivants. Cette première boîte sera le cadre de toutes les classifications ultérieures. Toutes les vignettes représentant des êtres vivants y sont placées.
 
A l'intérieur de la collection des êtres vivants, les élèves sont ensuite invités à rassembler ceux qui leur semblent devoir être classés ensembles. Faisant fi de l'observable, certains élèves tentent d'imposer des critères issus du savoir académique tels que la viviparité ou l'oviparité, d'autres utilisent des noms de taxons tels que invertébrés, poissons ou reptiles. L'échantillonage ayant été construit pour ne pas rendre ces options pertinentes, les notions de chlorophylle, de vertèbres, de squelette externe articulé et de coquille émergent rapidement. La seule exception concerne les champignons qui sont désignés de cette façon faute de trouver un critère utilisable à ce niveau. C'est l'occasion de montrer qu'il y a une différence entre le fait de mettre une étiquette sur un groupe d'êtres vivants et celui de trouver un critère de regroupement.


classif_tbi02bPassant des objets à leur représentation sous la forme de vignette, les élèves sont invités à transcrire leurs conclusions sous la forme de boîtes indépendantes les unes des autres à l'intérieur de l'ensemble des êtres vivants. Ce travail a été tenté de deux façons, soit sur les postes de travail des élèves en réseau soit sur le poste du professeur avec le TBI.

La première option a conduit à deux sortes de difficultés :
- le manque de maîtrise du logiciel de dessin vectoriel par les élèves,
- une défaillance généralisée du réseau provoquée par les nombreuses commandes sous openoffice.

La seconde option a été plus satisfaisante surtout par le fait qu'elle a entraîné des échanges d'opinions entre les élèves.
 

La visite au Muséum d'histoire naturelle

Cette séance se déroule entièrement au Muséum d'histoire naturelle de Nantes dont la salle de zoologie, consacrée aux seuls vertébrés, vient d'être entièrement rénovée.

Site du Muséum d'histoire naturelle de Nantes

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Héron cendré Ardea cinerea (Muséum d'histoire naturelle de Nantes, Droits réservés cliché Patrick Jean)
 Après avoir pris conscience de la très grande diversité des vertébrés par une vue d'ensemble sur la salle de Zoologie, les élèves sont invités à trouver trois espèces appartenant au genre "Ardea".

Cela permet une introduction à l'histoire de la classification et sur les faits qui fondent le genre "Ardea" défini par Linné.

Au delà de la simple ressemblance, l'idée de parenté est très rapidement trouvée par les élèves.
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En continuant à travailler sur la ressemblance, les élèves sont invités à trouver un critère permettant de regrouper les animaux du genre Ardea avec d'autres. La plume est trouvée très rapidement. La difficulté vient cependant souvent de la tentation d'utiliser l'étiquette "Oiseaux" plutôt que le critère de regroupement.



Suivant le temps disponible, d'autres regroupements de plus grande taille sont recherchés en consultant la documentation des vitrines.






 corneille crocodile
Crânes de corneille et de crocodile (Muséum d'histoire naturelle de Nantes, Droits réservés cliché Patrick Jean)

A partir de cette documentation ils doivent tracer une classification emboîtée en guise de compte-rendu de visite.

La classification phylogénétique adoptée dans la salle de zoologie est uniquement présentée sous forme d'arbre et les élèves ne perçoivent pas à ce stade le rapport avec leur travail.

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Extrait de la documentation pédagogique du Muséum d'histoire naturelle de Nantes (dessin Eunji Peignard-Kim)

classif_tbi06bDe retour au lycée, le compte-rendu de la visite est exploité pour continuer la classification avec le TBI. C'est à ce moment que la classification prend véritablement son caractère "emboîté".

 

L'observation des micro-organismes


vasièreA ce stade, la classification présente un aspect "anthropocentré" contre lequel il faut lutter. La visite au Port Lavigne dans le cadre de l'étude de la biodiversité sur le terrain a permis de récolter des échantillons de vase qui font l'objet d'observations microscopiques.

 diatomée
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Ces vases sont particulièrement riches en diatomées qui sont alors photographiées avec un dispositif de vidéomicroscopie. Ces diatomées montrent clairement leur frustule qui va être retenue comme critère pour les classer. Cela conduit à construire une nouvelle boîte pour les accueillir. Il est parfois arrivé de trouver des ciliés ou des foraminifères qui auraient pu faire l'objet d'un traitement similaire.
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 nostoc
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L'observation de Nostoc et un travail documentaire sur quelques Archées permet maintenant d'installer trois boîtes représentant les trois domaines du vivant.

La notion de noyau cellulaire est très rapidement retrouvée par les élèves.

Au terme de cette partie, le dessin est imprimé pour chaque élève et constitue une partie de la trace écrite.
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L'utilisation dans la partie "ADN et unité du vivant"


Dans cette partie du programme, le travail sur la classification n'est pas l'objet principal des activités. Cependant, chaque fois que l'occasion se présente, le dessin est projeté sur le TBI et les modifications y sont apportées après une brève discussion.
 Elodée
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L'observation microscopique de cellules de feuille d'élodée conduit à substituer le caractère chloroplaste à celui de chlorophylle.
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 pancréas
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La comparaison avec des cellules de pancréas permet de préciser les caractères de la cellule eucaryote.
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 levures
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La mise en culture de levures et d'euglènes ajoute de nouvelles observations.
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classif_tbi14bLa comparaison des électronographies de cellules Eucaryotes et de cellules bactériennes permet de préciser la notion de vivant.

 oignon
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De même, la mise en évidence de l'ADN dans la zone nucléaire enrichit la définition des êtres vivants.
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classif_16bLes dissections de vertébrés apportent des précisions sur leur parenté.

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La comparaison des plans d'organisation de différents animaux et l'étude de la similitude entre les gènes régulateurs du développement conduit à installer la grande boîte des bilatériens.

A la fin de cette partie une nouvelle synthèse est imprimée et distribuée.

 

Les principales fonctionnalités logicielles mises en oeuvre


classif_tbi18La suite logicielle libre OpenOffice est disponible en téléchargement.

http://fr.openoffice.org/

Elle comprend un module de dessin vectoriel appelé OpenOffice Draw.




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Le premier travail consiste à orienter correctement la page
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classif_tbi21Par défaut un dessin comporte trois couches superposées. Les couches "contrôles" et "Lignes de cote" n'étant pas utilisées, nous ajoutons une couche nouvelle en faisant un clic droit sur l'un des onglets.

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Les paramètres de la couche apparaissent.

Le paramètre "Vérouillé" appliqué à la couche "mise en page" permet de la figer tandis que nous travaillons sur la couche biodiversité qui n'est pas vérouillée.


 classif_tbi24b Dans la colone de gauche s'inscrivent les différentes pages

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Un clic droit permet de créer un nouveau dessin vide avec les attributs des diapos précédentes.

Nous avons opéré avec deux dessins :

Le premier représente une "réservoir" de vignettes. Le second correspond au travail de classification.

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A partir du contenu du presse-papier les vignettes sont collées dans le réservoir de vignette. Elles sont redimensionnables à volonté. Toutefois pour ne pas introduire de déformations, il est nécessaire de maintenir enfoncée la touche "Shift" du clavier pendant la manoeuvre.

Le transfert dans le dessin de la classification se fait par copier/coller.

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 Une fois collées, les vignettes doivent être incluses dans une boîte. Celle-ci est tracée par dessus les deux vignettes.


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Les outils de tracé sont en bas à gauche de l'écran.
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 classif_tbi29classif_tbi30 
Le paramétrage se fait dans le bandeau supérieur.

 classif_tbi32b La barre d'outils détachable "Position" permet de régler les superpositions.
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Ici le cadre a été positionné "derrière" les deux vignettes.

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Le cadre étant sélectionné, le bouton "T" permet d'inclure du texte.
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Pour pouvoir déplacer ensemble le cadre et les objets qu'il contient, il faut d'abord les sélectionner un par un y compris le cadre qui les contient en maintenant l'appui sur la touche "Shift" du clavier.





classif_tbi35Un clic droit permet de "Grouper" les objets qui sont maintenant solidaires en déplacement et en redimensionnement sauf en ce qui concerne la taille des caractères.












classif_tbi36Cette commande est réversible en sélectionnant l'objet puis en faisant un clic droit puis "Dissocier", toutefois, cette dissociation n'est effective qu'après un clic sur chacune des formes dissociées.



L'ensemble du travail est réalisé suivant le cas soit à l'aide des outils du TBI soit avec la souris et le clavier "infra rouge". A noter cependant que deux points délicats qui ne sont pas faciles à résoudre avec un TBI :

- la succession clic droit/clic gauche,
- le maintien du "Shift" enfoncé pendant une manoeuvre de pointeur

Pour cette raison nous réservons les tâches simples comme les copier/coller et la délimitation des boîtes au TBI et gardons la souris et le clavier pour les redimensionnements et les associations/dissociations.

 

Sources des vignettes

 La meilleur source de vignette est bien entendue la prise de clichés dans la nature comme pour ce champignon. On privilégie les clichés où l'organisme apparaît entier quand cela est possible.

Les prises de vue dans les musées et les parcs zoologiques sont par contre souvent réglementées. Il est impératif de prendre contact avec la direction avant de faire des clichés.
 champignons
 levures Pour les êtres microscopiques nous avons utilisé un microscope trinoculaire doté d'une caméra numérique haute définition.
 escargot La banque de photo de l'Académie de Lyon
http://www2.ac-lyon.fr/enseigne/biologie/photossql/photos.php
fournit aussi des clichés intéressants et libres de droits pour une utilisation pédagogique.
 trilobite Les illustrations des dictionnaires encyplopédiques anciens (plus de 50 ans après la parution) sont de bonnes sources de vignettes car elles sont tombées dans le domaine public. Pour notre part nous utilisons le grand Larousse de 1934. La classification proposée est évidemment obsolète.
 Les encyclopédies en ligne et site personnels fournissent aussi des clichés parfois de bonne qualité mais les commentaires et les classifications proposées sont souvent complètement invalides. Tous les clichés proposés ne sont pas libres de droits. Il faut donc faire une enquête pour chaque cliché. carpe
 Il est donc intéressant de se constituer progressivement une banque d'images correspondant aux critères que l'on souhaite aborder avec les élèves.

Voici celle utilisée en seconde cette année.
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Bilan et prolongement du travail


Cette première expérimentation, bien qu'elle ne soit pas terminée à l'heure actuelle, montre plusieurs avantages.

L'utilisation du TBI, outil encore "magique" pour les élèves a soutenu l'intérêt pour ce type d'exercice. Ils expriment leurs opinions et attendent qu'elles soient traduites sur le tableau. Dans les trois classes concernées, les classifications obtenues sont légèrement différentes en fonction des propositions des élèves.

La souplesse de l'outil permet de ne pas tout prévoir à l'avance et de réformer la disposition quand cela devient nécessaire. On touche là au caractère réfutable d'une classification. Car les élèves doivent bien sentir que les classifications actuelles sont établies au terme de confrontations d'arguments basés sur des observations. En ce sens elles s'éloignent radicalement des classifications dogmatiques en vigueur jusqu'à la fin du XX° siècle.

Cette souplesse de l'outil permet aussi de faire des bilans d'étapes incorporés à la trace écrite sans qu'il soit nécessaire de refaire tout comme cela se passerait si l'on traçait la classification sur un papier. La cohérence verticale des notions concernant la classification sort renforcée de ce travail. Les élèves peuvent ainsi mettre en perspective des notions auparavant dispersées dans leur classeur.

Il est envisagé de continuer le travail tout au long de l'année et de le prolonger en première et en terminale avec pour cette dernière classe et les premières ES et L la transformation de la classification en arbre phylogénétique.

 

bibliographie


Comprendre et enseigner la classification du vivant, sous la direction de Guillaume Lecointre, 311 pages, 2004, Belin

Classification phylogénétique du vivant, Guillaume Lecointre et Hervé Le Guyader, troisième édition, 559 pages, 2006, Belin

 
auteur(s) :

François Cordellier, professeur de SVT au lycée Jean Perrin de Rezé

information(s) pédagogique(s)

niveau : tous niveaux

type pédagogique : démarche pédagogique, tutoriel, travaux pratiques

public visé : enseignant

contexte d'usage : classe, salle multimedia

référence aux programmes : Diversité, parenté et unité des êtres vivants
Diversité et unité des êtres humains
Evolution des organismes vivants et histoire de la Terre
Cellule, ADN et Unité du vivant
Place de l'homme dans l'évolution
Parenté entre êtres vivants actuels et fossiles - phylogenèse - évolution
la biodiversité, résultat et étape de l'évolution

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