Les logiciels en sciences de la vie et de la Terre
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 Ce document tente d'analyser les usages de l'informatique en sciences de la vie et de la Terre; dans son état actuel, c'est encore une ébauche qui n'a jamais finalisée et dont les liens sont devenus aujourd'hui en grande partie obsolètes. Si l'informatique est globalement neutre par rapport aux modèles pédagogiques, l'utilisation de tel ou tel outil dans une séquence précise l'est beaucoup moins, ainsi, participer à un forum se réfère à un modèle d'apprentissage tout autre que l'exécution par l'élève d'un QCM ou d'une animation ! Le classement qui suit se base sur l'utilisation des outils par l'élève (celui qui apprend). Leur usage par l'enseignant lors de la préparation de la classe implique une mise en perspective qui peut changer totalement le modèle pédagogique associé à un outil particulier (cf le B2i niveau 2 et C2i enseignant). Nous distinguerons les logiciels (ou applications) d'usage général, communs à plusieurs disciplines et les logiciels spécialisés. Pour les détails, nous citerons essentiellement les logiciels libres et ceux téléchargeables gratuitement. |
1. Les logiciels généralistes
Dans une perspective de maîtrise des méthodes liées à l'informatique, leur utilisation semble à privilégier, puisqu'ils sont transversaux aux disciplines.
1.1 Outils de communication
Le texte est roi compte tenu de sa compacité et de sa prise en charge par l'Internet dès l'origine. Les échanges de sons et de graphiques (donc de vidéo) se développent plus lentement.
Dans la discipline, l'éditeur de texte est utilisé pour produire des documents qui seront lus par d'autres et non pour des analyses littéraires. Un format privé (le
Pour en savoir plus en ce qui concerne les éditeurs de textes, consultez : Textes, traitements de texte, PAO et éditeurs web. Il est à noter que les journaux scolaires papier sont en perte de vitesse par rapport aux blogs et autres journaux en ligne, plus réactifs et pour lesquels l'investissement financier est quasi nul. Des gestionnaires de contenu (CMS = Content Managment System) comme SPIP favorisent leur réalisation. L'interactivité offerte par les formulaires inclus dans la norme HTML peut être expoitée par des outils spécialisés comme les générateurs de QCM (HotPotatoes).
L'interface de nombreux outils comme Word ou Dreamweaver est configurable. Il serait donc tout à fait possible d'offrir une version simplifiée ou au contraire, spécialisée. Cette piste a été bien trop peu exploitée
Les forums seront utilisés pour la communication enseignants - élèves, et des élèves entre eux. Ici encore cet usage reste rare, l'utilisation pour la communication entre enseignants étant elle même bien limitée. La crainte de débordements et le poids du fonctionnement hiérarchique des institutions n'est sans doute pas pour rien dans cette situation.
Le classement ou la manipulation des images est assez bien pourvu :
DrawSWF, libre et gratuit, permet d'exporter des animations au format Flash. Le format interne des graphiques étant le SVG c'est aussi un éditeur de dessin vectoriel au format SVG)
drawswf.sourceforge.net/
Courriel, web (navigateur), ENT.
Dans la discipline, l'éditeur de texte est utilisé pour produire des documents qui seront lus par d'autres et non pour des analyses littéraires. Un format privé (le
.doc de Microsoft Word) s'est malheureusement imposé face à des concurents souvent plus performants (Wordperfect) : il peut être lu et écrit par presque tous les logiciels, même lorsqu'il ne constitue leur format natif de travail. Aujourd'hui le développement de logiciels libres performants (Abiword, OpenOfficeWriter) est de nature à faire évoluer cette situation (le format Open document est bien plus compact que le format Microsoft Word). En attendant, le manque de compatibilité entre versions successives du format .doc incite à lui préférer un format comme .htm (HTML ou ses dérivés tels XML), qui s'est imposé dans le domaine du multimédia; il est à privilégier pour son universalité, et du fait qu'il s'agit d'un format libre, donc pérenne. Pour en savoir plus en ce qui concerne les éditeurs de textes, consultez : Textes, traitements de texte, PAO et éditeurs web. Il est à noter que les journaux scolaires papier sont en perte de vitesse par rapport aux blogs et autres journaux en ligne, plus réactifs et pour lesquels l'investissement financier est quasi nul. Des gestionnaires de contenu (CMS = Content Managment System) comme SPIP favorisent leur réalisation. L'interactivité offerte par les formulaires inclus dans la norme HTML peut être expoitée par des outils spécialisés comme les générateurs de QCM (HotPotatoes).
L'interface de nombreux outils comme Word ou Dreamweaver est configurable. Il serait donc tout à fait possible d'offrir une version simplifiée ou au contraire, spécialisée. Cette piste a été bien trop peu exploitée
Les forums seront utilisés pour la communication enseignants - élèves, et des élèves entre eux. Ici encore cet usage reste rare, l'utilisation pour la communication entre enseignants étant elle même bien limitée. La crainte de débordements et le poids du fonctionnement hiérarchique des institutions n'est sans doute pas pour rien dans cette situation.
Le classement ou la manipulation des images est assez bien pourvu :
DrawSWF, libre et gratuit, permet d'exporter des animations au format Flash. Le format interne des graphiques étant le SVG c'est aussi un éditeur de dessin vectoriel au format SVG)
drawswf.sourceforge.net/
Courriel, web (navigateur), ENT.
1.2 Outils de traitement de données et de simulation
A ce niveau de généralisation, il est difficile de séparer la simulation proprement dite du traitement des données; l'utilisation d'un outil généraliste de simulation implique généralement la construction du modèle par son utilisateur, mais des modèles déjà prêts peuvent, dans certains cas, être mis à disposition des élèves.
Le tableur-grapheur s'impose dans cette catégorie, par la réalisation de graphiques à partir de tableaux de données (souvent en temps réel), mais aussi par le calcul de régressions linéaires ou de modélisations plus complexes. La suite Open Office propose un tableur libre et gratuit qui rivalise avec Excel.
Stella coûteux, peut-être par absence de concurent sérieux; sa diffusion reste confidentielle, son utilisation est exigente. Pourtant, pour les biologistes et les géologues qui manipulent des modèles complexes, il n'a pratiquement pas de limites alors que celles d'un tableur sont très vites atteintes : une piste à approfondir. Vensim est gratuit, mais encore plus complexe à maîtriser.
Le traitement de texte constitue un excellent outil de simulation pour certaines études comme la restriction de l'ADN (cf sur ce site le TP : ) .
Traitement d'images, Mesurim,
Le tableur-grapheur s'impose dans cette catégorie, par la réalisation de graphiques à partir de tableaux de données (souvent en temps réel), mais aussi par le calcul de régressions linéaires ou de modélisations plus complexes. La suite Open Office propose un tableur libre et gratuit qui rivalise avec Excel.
Stella coûteux, peut-être par absence de concurent sérieux; sa diffusion reste confidentielle, son utilisation est exigente. Pourtant, pour les biologistes et les géologues qui manipulent des modèles complexes, il n'a pratiquement pas de limites alors que celles d'un tableur sont très vites atteintes : une piste à approfondir. Vensim est gratuit, mais encore plus complexe à maîtriser.
Le traitement de texte constitue un excellent outil de simulation pour certaines études comme la restriction de l'ADN (cf sur ce site le TP : ) .
Traitement d'images, Mesurim,
1.3 Bases de données, encyclopédies
Ces logiciels présentent et testent l'acquisition des concepts. Wikipedia evowiki
Wikipedia fr.wikipedia.org/wiki/
2. L'ExAO
Ici, la situation se complique; à la division entre logiciels libres et logiciels propriétaires s'ajoute celle des matériels. en général l'interface de la société A... ne fonctionnera pas avec le capteur de la société B..., ni avec le logiciel de la société C...
Non seulement ces pratiques ont conduit à une situation extrêmement fermée, préjudiciable aux apprentissages, mais l'absence de concurence a élévé le coût des matériels et logiciels qui atteingnent des sommets. Qui plus est, ces prix élevés ne garantissent pas la fiabilité de ces matériels, ni leur bon fonctionnement. Vous voilà prévenus ! Quelques tentatives ouvertes existent, essentiellement sous Linux (1), ou plus ou moins connues par les enseignants français de sciences physiques (2).
Du point de vue des apprentissages, les logiciels d'ExAO peuvent se classer dans les outils de traitement de données; ils sont soit généralistes, donc utilisables dans toutes les situations et donc partagés avec les sciences physiques, soit liés à des concepts particuliers.
Visuel permet d'utiliser les interfaces Orphy et ESAO (Jeulin), mais avec une limite de deux capteurspour les interfaces ESAO.
Non seulement ces pratiques ont conduit à une situation extrêmement fermée, préjudiciable aux apprentissages, mais l'absence de concurence a élévé le coût des matériels et logiciels qui atteingnent des sommets. Qui plus est, ces prix élevés ne garantissent pas la fiabilité de ces matériels, ni leur bon fonctionnement. Vous voilà prévenus ! Quelques tentatives ouvertes existent, essentiellement sous Linux (1), ou plus ou moins connues par les enseignants français de sciences physiques (2).
Du point de vue des apprentissages, les logiciels d'ExAO peuvent se classer dans les outils de traitement de données; ils sont soit généralistes, donc utilisables dans toutes les situations et donc partagés avec les sciences physiques, soit liés à des concepts particuliers.
Visuel permet d'utiliser les interfaces Orphy et ESAO (Jeulin), mais avec une limite de deux capteurspour les interfaces ESAO.
(1) The Comedi project. www.comedi.org/
(2) Millet J.-M.. Regressi. perso.wanadoo.fr/jean-michel.millet/ .
Michaud A.-M.. L'ExAO sous Linux. perso.orange.fr/anne-marie.michaud/exao.html
Lycée Jean Bart à Dunkerque.
(2) Millet J.-M.. Regressi. perso.wanadoo.fr/jean-michel.millet/ .
Michaud A.-M.. L'ExAO sous Linux. perso.orange.fr/anne-marie.michaud/exao.html
Lycée Jean Bart à Dunkerque.
3. Les logiciels spécialisés
3.1 Outils de traitement de données
Les activités de comparaison de séquences (ADN, protéines) et de visualisation moléculaire sont suffisamment importantes en biologie pour faire l'objet d'analyses séparées.
Titus, SIG
Arc explorer
SeisGram 2K - version Ecole. Ce logiciel permet de visualiser et d'analyser les sismogrammes enregistrés par des réseaux sismologiques comme ceux proposés en ligne sur www.edusismo.org.
Seismic Eruption. Ce logiciel, gratuit peut remplacer en partie Sismolog.
Sismolog. Ce logiciel permet d'analyser les sismogrammes présents dans sa base de données. C'est aussi une base de données géographiques (SIG) sur les séismes, les volcans et les limites de plaques tectoniques. Les foyers étant également localisés en profondeur, le logiciel permet le tracé de coupes visualisant ces foyers. Une cartographie 3D est possible pour la version windows.
Titus, SIG
Arc explorer
SeisGram 2K - version Ecole. Ce logiciel permet de visualiser et d'analyser les sismogrammes enregistrés par des réseaux sismologiques comme ceux proposés en ligne sur www.edusismo.org.
Seismic Eruption. Ce logiciel, gratuit peut remplacer en partie Sismolog.
Sismolog. Ce logiciel permet d'analyser les sismogrammes présents dans sa base de données. C'est aussi une base de données géographiques (SIG) sur les séismes, les volcans et les limites de plaques tectoniques. Les foyers étant également localisés en profondeur, le logiciel permet le tracé de coupes visualisant ces foyers. Une cartographie 3D est possible pour la version windows.
La version DOS du logiciel n'est plus commercialisée. Une version de démonstation (v4) est téléchargeable en utilisant le lien : http://svt.scola.ac-paris.fr/Ressource/telechargement/sismol.exe
Cette version nous a semblé présenter une bonne compatibilité (testée avec succès sous Windows 2000). Le fonctionnement est limité à 15 min et n'autorise pas l'usage en classe (sauf si vous avez d'autres licences).
Cette version nous a semblé présenter une bonne compatibilité (testée avec succès sous Windows 2000). Le fonctionnement est limité à 15 min et n'autorise pas l'usage en classe (sauf si vous avez d'autres licences).
3.2 Outils de simulation
traduction, restriction, croisements génétiques
Ondes P est un petit logiciel de J.-F. Madre qui simule le tracé de rais sismiques en fonction d'un modèle de la structure de la Terre défini par l'utilisateur (données sur la vitesse des ondes P). Un des modules de Sismolog peut faire la même chose, mais Ondes P est plus ergonomique; qui plus est ce programme est gratuit.
Ondes P est un petit logiciel de J.-F. Madre qui simule le tracé de rais sismiques en fonction d'un modèle de la structure de la Terre défini par l'utilisateur (données sur la vitesse des ondes P). Un des modules de Sismolog peut faire la même chose, mais Ondes P est plus ergonomique; qui plus est ce programme est gratuit.
3.3 Bases de données, encyclopédie, "exerciciels"
Théories de l'apprentissage, pédagogie par objectif .
Les animations peuvent remplacer de courtes séquences vidéo. En voici quelques-unes :
Biologie
.. . DNA Replication (Flash)
.. . Transcription (Flash)
Boulanger J.-Y.. . Principe du Western Blot (Flash)
Kerboeuf D.. . La méïose (Flash)
Kerboeuf D.. . La mitose (Flash)
Kuby.. . Pregnancy test (Flash)
Kyrk J.. . Traduction (Flash) © www.johnkyrk.com
Kyrk J.. . Transcription (Flash) © www.johnkyrk.com
Kyrk J.. . Réplication (Flash) © www.johnkyrk.com
Madre J.-F.. 2003. La commande du cycle de l'utérus par l'ovaire (Javascript image player)
Madre J.-F.. 2003. Les cycles sexuels de la femme (Javascript image player)
Martin Y.. 2005. Enzymologie (Flash)
Martin Y.. 2006. Expérience de Taylor (Flash)
Les animations peuvent remplacer de courtes séquences vidéo. En voici quelques-unes :
Kerboeuf D.. . La mitose (Flash)
McClure W.. 2000. Polypeptide Elongation Cartoon (Javascript)
- Communication nerveuse
- .. . Effet du cannabis sur le neurone à dopamine (Flash)
- .. . Effet de la cocaïne sur la synapse à dopamine (Flash)
- .. . Effet de l'ectasy sur la synapse à sérotonine (Flash)
- .. . Effet de l'heroïne sur le neurone à dopamine (Flash)
- .. . Effet de la nicotine sur le neurone à dopamine (Flash)
- Brown T.. 1999. Signal Transduction Across the Synapse (Flash)
- Huet J.. 2001. Modulation du rythme cardiaque par le système nerveux (Flash)
.. 1998. Explore the Solar System. NASA. (Java)
On trouve malheureusement beaucoup de logiciels qui ne sont que du "tourne-page". Le seul intérêt de l'informatique est alors d'économiser le papier, avec évidemment d'autres contraintes (le livre se suffit à lui même pour sa consultation).
Phylogène, cité dans les outils de traitement de données pour sa capacité à comparer des séquences et à afficher des artbres phylogénétiques peut entrer dans cette catégorie. Nous ne citerons pas d'autres logiciels de cette nature sur ce site, consultez :