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le numérique en Sciences de la Vie et de laTerre
mis à jour le 17/11/2012
L'utilisation des ressources numériques dans l'enseignement des SVT a multiplié les possibilités pédagogiques permettant la mise en place et la consolidation des connaissances mais a aussi contribué à favoriser des apports méthodologiques propres à la discipline et également transversaux.
mots clés : numérique, programmes, instructions, disciplines, pédagogie, SVT
Comme tout outil pédagogique, les ressources numériques sont utilisées comme supports pédagogiques pour construire concept et connaissances et non pas comme objectif des activités proposées aux élèves.
L'importance de l'utilisation des ressources numériques, bien ancrée dans les pratiques pédagogiques des enseignants de SVT et ceci historiquement grâce au recours à l'Expérimentation Assistée par Ordinateur (l'EXAO), est soulignée dans les programmes officiels, tant au collège qu'au lycée.
La place du numérique dans les programmes
Au collège:
 | «Consolider la maîtrise des fonctions de base d'un environnement informatique, plus particulièrement dans un environnement en réseau, constitue un premier objectif. Ensuite, par une première approche de la réalisation et du traitement de documents numériques, l'élève comprend l'importance du choix du logiciel en fonction de la nature des données saisies ou capturées et de la forme du résultat souhaité (utilisation d'un tableur, expérimentation assistée par ordinateur, numérisation et traitement d'images, exploitation de bases de données, réalisation de comptes-rendus illustrés).» «La recherche de documents en ligne permet, comme dans d'autres matières et en collaboration avec les professeurs documentalistes, de s'interroger sur les critères de classement des moteurs utilisés, sur la validité des sources, d'effectuer une sélection des données pertinentes. Lorsque les situations s'y prêtent, des échanges de messages et de données sont réalisés par l'intermédiaire des réseaux : compilation et traitement statistique de résultats de mesures, transmission des productions au professeur, travail en groupe. Les règles d'identification et de protection, de respect des droits sont systématiquement appliquées, de façon à faire acquérir des comportements responsables.» Extrait du Bulletin officiel spécial n° 6 du 28 août 2008 |
Au lycée
 | Les technologies de l'information et de la communication seront mises en œuvre en de nombreuses circonstances. «Il pourra s'agir de technologies généralistes dont on fera ici un usage spécialisé, notamment internet en utilisation conjointe avec des techniques de laboratoire classiques. Mais on veillera aussi à développer les savoir-faire des élèves relativement aux technologies plus spécialisées, comme par exemple l'expérimentation assistée par ordinateur, technique indispensable pour une formation moderne et efficace des élèves. L'usage de logiciels, généralistes ou spécialisés, est encouragé. Les sciences de la vie et de la Terre participent à la préparation du B2i niveau lycée. Les productions pédagogiques, les travaux d'élèves, gagneront à être exploités, en classe et hors de la classe dans le cadre d'un environnement numérique de travail (ENT).» Extrait du Bulletin officiel spécial n° 9 du 30 septembre 2010 |
La valeur ajoutée de l'usage des ressources numériques est jugée lors de la construction des progressions et lors de la conception des séances de cours ou de TP. Fréquemment, en collège comme en lycée, l'expérimentation est impossible, souvent parce qu'elle fait appel à des moyens matériels qui ne peuvent être mis en œuvre, pour des raisons de temps ou pour des raisons financières. C'est le cas lorsque les observations sont inaccessibles par des moyens usuels (exemple imagerie, traitement d'images), lorsque des mécanismes biologiques ou géologiques se réalisent à des échelles qui empêchent leurs appréhensions. Le professeur a souvent recours à des logiciels de modélisation qui permettent de simuler des manipulations irréalisables en classe. Même lorsque les expérimentations sont possibles, le recours à l'EXAO permet de multiplier rapidement les expériences et donc de gagner du temps au profit de l'interprétation des données recueillies.
Les Sciences de la Vie et de la Terre disposent donc de logiciels génériques à larges domaines d'application, qui favorisent les démarches raisonnées de résolution des problèmes.
1-les logiciels d'analyse et de visualisation
2-les logiciels de traitement de données géophysiques et de modélisation
3-les globes virtuels et les SIG
4-les logiciels de visualisation et de modélisation en biologie
1- les logiciels d'analyse et de visualisation
Le logiciel ANAGENE permet de comparer les séquences d'ADN, d'ARN de protéines afin de déterminer la nature des mutations responsables de maladie génétique ou comme dans l'exemple ci-dessous de comparer les séquences d'ARN messager et d'ARN pré-messager afin d'en déterminer les séquences codantes. 
Le logiciel RASTOP permet la visualisation de molécules dans l'espace.
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| Molécule d'ADN présentant une mutation | La même molécule d'ADN colorée en vert avec une protéine de réparation fixée à l'endroit de la mutation |
Le logiciel PHYLOGENE
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A partir du choix d'une collection d'animaux, des données anatomiques et morphologiques proposés permettent de comparer les différents animaux.
 | Un tableau de comparaison peut-être alors complété dans lequel seront identifiés en jaune, les cfaractères évolutifs et en bleus les caractères plus primitifs ou ancestraux |
| Un arbre phylogénétique peut être construit traduisant ainsi les liens de parentés entre les êtres vivants. |  |
2-Les logiciels de visualisation et de modélisation en biologie
 | Les techniques de neuroimagerie ont connu ces dernières années un essor considérable. Que ce soit sur le plan anatomique ou sur le plan fonctionnel, ces techniques ont révolutionné notre compréhension du cerveau, tant dans le domaine médical que dans celui de la recherche fondamentale. Largement médiatisées, les images cérébrales font aujourd'hui partie de notre univers social et constituent donc des enjeux de formation. En collaboration avec les grands organismes de recherche français et la société Pentila, l'INRP a développé NeuroPeda, une banque de données de neuroimagerie et EduAnatomist, un logiciel de visualisation de ces images. Ce projet a reçu le soutien du Ministère de l'Education Nationale et du Ministère de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche. |
3- les logiciels de traitement de données géophysiques et de modélisation
 | Le logiciel offre la possibilité de faire apparaître la localisation des séismes, des volcans, la nature du volcanisme, les plaques mais aussi l'âge et la profondeur des fonds océaniques, simuler une terre avec 0, 100, 200m de plus ou de moins d'eau dans les océans, et comme dans l'exemple ci-contre, une coupe de la lithosphère qui présente la répartition des séismes en profondeur.. |
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La convergence des deux plaques au niveau de la fosse entraîne un questionnement sur le comportement des deux plaques qui s'affrontent.
Seule la méthode sismique permet d'identifier la structure profonde du globe et donc peut renseigner sur le comportement de ces deux plaques. Le logiciel TECTOGLOB permet de localiser les séismes en profondeur au niveau de la coupe AB et d'établir que les séismes se répartissent de plus en plus profondément au fur et à mesure que l'on s'éloigne de la fosse, indiquant ainsi que la lithosphère océanique plonge sous la lithosphère continentale dans les zones de subduction.
4- Les globes virtuels et les SIG
Les globes virtuels
Les globes virtuels (tels que GoogleEarth) ) donnent accès à de très nombreuses données géographiques et géologiques. Les logiciels permettent d'afficher, sur un fond de cartes topographiques, différentes données (séismes, volcans, stations sismologiques, données GPS, villes ...). Il existe de nombreux globes virtuels : Google Earth,Nasa World Wind, Dapple...
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Les systèmes d'information Géographique
Le rôle de ces programmes SIG est d'afficher des cartes à partir de serveurs WMS (Web Map Service) d'organismes divers (Nasa, BRGM, USGS, DIREN, BRGM)... Il donne ainsi accès à des bases de données,
Les SIG sont des Systèmes d'Information Géographique permettant de créer, d'organiser et de présenter des données numériques spatialement référencées, autrement dit géoréférencées, ainsi que de produire des plans et des cartes. Ses usages couvrent les activités de traitement, de partage et de diffusion de l'information géographique. La représentation est généralement en deux dimensions, mais un rendu 3D ou une animation présentant des variations temporelles sur un territoire sont possibles.
dans l'exemple ci-dessous, l'utilisation conjointe d'observations menées sur le terrain et au laboratoire et d'un système d'informations géographiques permet de montrer que la conchyliculture ne peut être implantée que dans les zones relativement réduites du littoral atlantique. Il s'agit d'un des enjeux d'utilisation et d'aménagement de ces zones convoitées. Le développement économique de la filière conchylicole apparaît limité par de nombreux facteurs.
 | Ce document montre la cartographie des zones intertidales et des zones de cultures marines. Ces données permettent de se rendre compte que les cultures marines sont toutes inscrites dans la zone de balancement des marées. |
5- L'EXAO ou EXpérimentation Assistée par Ordinateur
L'intérêt de l'Expérimentation Assistée par Ordinateur (ExAO) réside surtout dans l'incorporation d'un l'ordinateur dans une chaîne de mesure. L'acquisition des données peut être ainsi automatisée, les résultats des mesures peuvent être sauvegardés aisément et traités par divers outils logiciels. De plus, la présentation des résultats sous forme graphique est considérablement simplifiée ce qui en facilite l'analyse et l'exploitation pédagogique.
source : JeulinColineaux Frédéric
numérique et enseignement - Rectorat de l'Académie de Nantes