usage des sig en svt

Jacques-Olivier BOUDIER

Professeur de S.V.T.

TZR – Zone de VANNES

Usage des SIG en SVT

Table des matières

Table des matières_________________________________________________3

Introduction________________________________________________________5

A.Définition d'un SIG_______________________________________________7

A.1.Les données de type Raster 7 A.2.Les données de type Vecteurs 7

B.SIG en SVT______________________________________________________9

B.1.Les SIG dans les académies 10 B.2.SIG dans l'académie de Rennes 10

1.SIG et usages 11 2.Choix de logiciels 13

Conclusion________________________________________________________19

Illustrations_______________________________________________________21

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Introduction

L'usage des Systèmes d'Information Géographique se développe dans l'enseignement des Sciences de la Vie et de la Terre. Ce rapport fait le point sur les usages dans les autres académies, et sur l'orientation choisie dans le cadre de formations disciplinaires dans l'académie de Rennes.

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A. Définition d'un SIG

A.1.Les données de type Raster 7

A.2.Les données de type Vecteurs 7

Le terme S.I.G. est un acronyme qui signifie Système d'Informations géographiques (ou géoréférencées ou géoscientifiques). Un SIG est un outil informatique qui associe à des données spatiales des informations descriptives, ou attributs. Les SIG sont utilisés pour produire des présentations visuelles d'informations géographiques en permettant de superposer sur une carte des informations provenant de différentes sources et de croiser ces données en vue d'une analyse.

Un SIG peut afficher deux types de données principalement : des données "raster" et des données vectorielles.

A.1. Les données de type Raster

Il s'agit le plus souvent de données de type "images" (images satellitales, scans de cartes,...). Ces images sont introduites dans le logiciel après géoréférencement, et servent surtout au repérage.

A.2. Les données de type Vecteurs

Ces données, sous forme de points, lignes ou polygones, sont le résultat de la vectorisation d'objets du territoire à étudier. Ce peut être par exemple :

➢ point : commune, zone d'échantillonnage, foyer sismique,... ;

➢ ligne : cours d'eau, faille, route,... ;

➢ polygone : surface comme des couches géologiques, un environnement particulier (prairie, bois, zone urbaine,...)...

Chaque objet vectorisé est décrit dans une table attributaire. Ainsi, un foyer sismique (point) est décrit par sa profondeur, sa magnitude, alors qu'une rivière (ligne) peut avoir comme attributs son nom, sa longueur, son débit, la qualité de ses eaux de surface,etc...

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Bilan de l'année scolaire 2009-2010

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illustration 1 : Exemple de données affichées avec le SIG en ligne "Géoiid France"

B. SIG en SVT

B.1.Les SIG dans les académies 10

B.2.SIG dans l'académie de Rennes 10

1.SIG et usages 11SIG et démarche d'investigation 11

SIG et validation de compétences 13

2.Choix de logiciels 13SIG en ligne 13

SIG local 16

L'usage des SIG dans l'enseignement des SVT prend une place de plus en plus importante. On voit apparaître des sujets du baccalauréat (Évaluation des Capacités Expérimentales) qui s'appuient sur l'utilisation de SIG (Infoterre). Des équipes de chercheurs-formateurs développent des logiciels ou proposent des séquences utilisables en classe (INRP).

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B.1. Les SIG dans les académies

De nombreuses académies ont développé une rubrique SIG sur les sites académiques.

La part belle est faite essentiellement à l'utilisation de Google Earth (qui est plutôt considéré comme un visualiseur). Des fichiers .kml (ou .kmz) sont mis à disposition des enseignants internautes. On peut ainsi citer les académies de Montpellier, de Lille, de Toulouse qui ont des équipes de travail dont l'objectif est de construire des séquences basées sur l'utilisation d'un SIG.

Illustration 2: Exemples d'usages proposés sur le site académique de Toulouse

Une mention spéciale à l'académie de Nantes qui met à disposition des enseignants de très nombreuses ressources (didacticiels, exemples de séquences pédagogiques) pour utiliser des logiciels SIG (fgis puis mapwindow). Ce travail remarquable est le fruit de l'expérience de F. Cordelier.

L'institut National de Recherche Pédagogique propose aussi aux enseignants de télécharger des données, des dossiers pour mettre en œuvre dans les classes des séquences pédagogiques utilisant un SIG.

Il existe donc une offre abondante sur internet, et les sites institutionnels en particulier, pour l'enseignant désireux de développer des usages avec ses élèves.

B.2. SIG dans l'académie de Rennes

L'académie de Rennes met à disposition des enseignants quelques ressources apparentées à un SIG. On peut par exemple évoquer la lithothèque (données géologiques géoréférencées). Mais il n'existe pas encore de rubrique estampillée SIG (même si elle existe déjà sur NUXEO).

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SIG en SVT

C'est pourquoi les Inspecteurs Pédagogiques Régionaux ont demandé la mise en place de formations sur l'usage de SIG en classe pour développer des pratiques. Une équipe d'enseignants est aussi chargée de pratiquer une veille technologique sur les SIG. La conjoncture a empêcher la tenue d'une journée de formation à Vannes. La suite du dossier présente les pistes de formations qui avaient été retenues.

1. SIG et usages

SIG et démarche d'investigation

L'utilisation en classe d'un SIG s'inscrit parfaitement dans le cadre de la démarche d'investigation. Pour preuve, il est possible d'imaginer un scénario pédagogique pour une classe de 4ème. Le programme de géologie de cette classe présente les Risques géologiques pour l'Homme. Il s'agit de définir l'aléa géologique en prenant en considération le risque géologique à proprement parlé et les enjeux (humains, économiques,etc...). On peut aisément afficher une carte des aléas sismiques en France. Sur la carte ci-dessous, on a affiché l'aléa sismique (analyse chloroplèthe) et la population (sous forme de disques).

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Illustration 3: Affichage des aléas sismiques et de la population départementale (réalisé avec Géoiid)

Comment cette carte a-t-elle été construite ? Et pourquoi une région comme l'Ile de France présente-t-elle si peu d'aléa, contrairement à la région PACA, pourtant moins peuplée ?

C'est dans ce contexte que les SIG se révèlent les plus opérants. Une réponse simple à cette question est impossible. Il faut argumenter en recherchant de nouvelles informations. Pour l'enseignant, il s'agit de faire émerger l'idée qu'il faut prendre en compte, certes la population (enjeux), mais aussi et surtout le risque sismique. Ce risque est basé sur le croisement de données géologiques (recherche des failles actives, des séismes historiques). C'est en croisant toutes ces informations qu'on aboutit à une réponse évidemment plus complexe, mais aussi proche des réalités de terrain. Le choix des données à représenter demande donc de la part de l'élève une réflexion raisonnée en vue de répondre aux problème scientifique posé.

On peut multiplier les exemples où la démarche d'investigation peut faire appel aux SIG :

• Recherche des causes expliquant la disparition des dinosaures à la fin du Crétacé (Météorite ? Volcanisme ? Les deux ? Ou bien autre chose ?) (Terminale S) ;

• Influence des caractéristiques du milieu sur la respiration d'un être vivant (qualité des eaux et oxygénation) (Cycle central) ;

• Tous les thèmes relatifs à l'Éducation à l'Environnement pour un Développement Durable, etc...

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SIG en SVT

Contrairement aux globes virtuels, les SIG permettent donc de croiser des données de nature différente pour répondre à un problème scientifique donné avec une réelle démarche d'investigation laissant la place aux choix raisonnés des élèves.

SIG et validation de compétences

Le recours aux SIG dans l'enseignement permet de développer des compétences de réflexion et d'analyse.

Mais c'est aussi l'occasion de valider des compétences du B2I ainsi que des items du Socle Commun des Compétences.

2. Choix de logiciels

Lors de la formation, nous avions prévu de présenter deux types de logiciels SIG :

● un SIG en ligne ;

● un logiciel à installer en local (SIG local).

Les avantages et les inconvénients de chaque solution sont présentés ici.

SIG en ligne

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illustration 4 : Validation des compétences du B2I et du socle commun par l'utilisation d'un SIG

Compétences du B2IDomaine 3 Créer, produire, traiter, exploiter des donnéesDomaine 4 S'informer et se documenter

Compétences du Socle CommunCompétence 3 Les principaux éléments des mathématiques et de la culture scientifique et technologique

Pratiquer une démarche scientifique, résoudre des problèmesCompétence 4 La maîtrise des techniques usuelles de l'information et de la communication

Domaine 3 Créer, produire, traiter, exploiter des donnéesRechercher et sélectionner l'information

Compétence 5 La culture humanisteAvoir des outils pour comprendre l'unité et la complexité du monde

Domaine 4


Les SIG permettent l'utilisation de nombreuses bases de données. Mais la recherche et l'exploitation des sources de données se révèlent parfois complexe et nécessitent le recours à des logiciels supplémentaires ( comme les tableurs). C'est pourquoi il devient intéressant d'utiliser des SIG directement sur internet.

Il suffit de se connecter via un navigateur web à un "SIG en ligne". Outre le fait que cela ne demande l'installation d'aucun logiciel supplémentaire, un SIG en ligne met à disposition des utilisateurs une sélection de bases de données directement accessibles.

C'est l'occasion d'une première approche avec les élèves.

Il existe plusieurs SIG en ligne, dont on peut trouver des ressources sur les différents sites académiques :

Infortune (site d'Angleterre du BRGM), Géonote, Géoportail (IGN),Educarte,...

On trouve moins de SIG en ligne dédiés à la biologie. C'est pourquoi nous avons choisi pour la formation la présentation d'un SIG développé par le Ministère de l'Écologie, de l'Énergie, du Développement Durable et de la Mer, appelé "Géoiid".

Géoïdd (Géographie et indicateurs liés au développement durable) est l'outil de cartographie interactive du Service de l'Observation et des Statistiques (SOeS). Il permet de cartographier de nombreuses informations liées au développement durable sur la métropole et les quatre départements d'outre mer.

Il permet d'accéder facilement à un nombre élevé de bases de données sélectionnées. On peut choisir d'afficher deux critères (affichage chloroplèthe par tranche de valeurs, ou affichage de données par symbole). Il est également possible de passer outre les éléments présélectionnés pour afficher ses propres données construites (données triées dans un tableur) ou pour accéder à des services WMS (Un service WMS sert à retourner une image visible sur un écran d'ordinateur. Le serveur produit des cartes aux formats image ou sous forme d'éléments vecteurs).

Ce SIG en ligne permet une première approche simple de la cartographie statistique. Une des limites vient du territoire affiché (France métropolitaine et départements d'outre-mer), ce qui peut paraître insuffisant dans certains cas (tectonique des plaques par exemple).

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SIG en SVT

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illustration 5 : Le logiciel de cartographie en ligne Géoiid


Pour développer l'usage des SIG, on peut recourir à des logiciels à installer en local sur les ordinateurs des salles de classe.

SIG local

Dans le cadre de la formation, notre choix s'est tourné vers le logiciel Q Gis. Il présente plusieurs caractéristiques qui ont retenu notre attention :

➢ c'est un logiciel libre, ce qui permet une gestion facilitée des licences dans un établissement scolaire tout en permettant une distribution éventuelle aux élèves ;

➢ c'est un logiciel multiplateforme qui s'installe donc aussi bien sur des ordinateurs équipés de Windows, ou dont le système d'exploitation est Linux ou Mac OSX;

➢ c'est un logiciel technique dont on peut adapter l'ergonomie par l'ajout de plugins nombreux et utiles.

Q gis est plus puissant qu'un SIG en ligne grâce à ses nombreuses fonctions. Il permet en effet de réaliser des actions impossibles avec le SIG en ligne présenté plus haut.

Par exemple, on peut y inclure des images que l'on a géoréférencé. On peut importer ou exporter des enregistrements de GPS réalisés au cours d'une sortie.

On peut aussi réaliser des jointures de table : elle sont faites pour mettre en relation deux (ou plus) tables concourant à rechercher la réponse à des interrogations (Une jointure permet donc de combiner les colonnes de plusieurs tables).

Il est possible de réaliser des requêtes spatiales ("affiche toutes les villes de plus de 50000 habitants qui se situent à moins de 50km d'un volcan ").

Le document suivant présente une vue du logiciel. Trois séries de données sont affichées :

• un fond vectorisé du globe terrestre ;

• une couche représentant les principaux cratères mondiaux ;

• une couche affichant la répartition géographique des trapps volcaniques.

En l'état, ce document apporte peu d'informations pour justifier une théorie d'extinction des dinosaures. En revanche, une requête permettrait d'afficher uniquement les éléments géologiques contemporains de cette disparition. Cette requête basée sur l'âge montrerait deux éléments distincts : un cratère mexicain et les trapps du Deccan.

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SIG en SVT

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cat_illustration 6 : Vue du logiciel Qgis

Conclusion

A l'instar de l'enseignement de la Géographie, les SIG peuvent trouver naturellement leur place dans l'enseignement des Sciences de la Vie et de la Terre. Ces outils impliquent des démarches d'investigation et une réflexion sur la validité des données. En cela, ils dépassent les globes virtuels par les outils spécifiques qu'ils mettent à disposition.

L'académie de Rennes présente peu d'exemples de pratiques sur son site. C'est une piste à explorer, d'autant qu'il s'avère que ces outils permettent de combiner démarche scientifique, résolution de problèmes et validation des compétences.

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Illustrations

illustration 1 : Exemple de données affichées avec le SIG en ligne "Géoiid France"................................................................................................................8

Illustration 2: Exemples d'usages proposés sur le site académique de Toulouse..........................................................................................................................10

Illustration 3: Affichage des aléas sismiques et de la population départementale (réalisé avec Géoiid)..........................................................................................12

illustration 4 : Validation des compétences du B2I et du socle commun par l'utilisation d'un SIG...........................................................................................13

illustration 5 : Le logiciel de cartographie en ligne Géoiid...............................15

cat_illustration 6 : Vue du logiciel Qgis............................................................17

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usage des sig en svt

Documents