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Modèles Modélisations en SVT

Le modèle présente alors le double rôle didactique (utilisation de la modélisation dans le cadre d'une démarche scientifique objectifs cognitifs disciplinaires) 



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Une réflexion préalable : s'accorder sur les définitions : modèle modélisation et simulation : Modèle : Le modèle est une représentation :

  • Qu'est-ce que la modélisation en SVT ?

    Représentation simplifiée, relativement abstraite d'un processus, d'un système en vue de le décrire, de l'expliquer ou de le prévoir (source : dictionnaire de l'environnement).
  • Quels sont les différents types de modélisation ?

    On peut identifier trois étapes de la modélisation :

    Le modèle interprétatif. Il s'agit de décrire l'objet avec ses propres mots, en langage naturel. Le modèle fonctionnel. Il s'agit de la description atomique, de l'identification des éléments unitaires et des rapports précis. Le modèle physique.
  • C'est quoi la modélisation en science ?

    La modélisation peut se définir de la manière suivante. C'est un processus qui passe par toutes les phases de la démarche scientifique, avec, à partir de l'observation, une conceptualisation du phénomène, une traduction dans un langage (un modèle) et une confrontation du modèle avec de nouvelles observations.
  • La modélisation consiste à mettre au point un ensemble d'équations ou de règles pour décrire un phénomène de façon reproductible et simulable. Le modèle issu de la modélisation sert à prédire le comportement d'un système en fonction de sollicitations connues.
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Modèles, Modélisations en SVT

J.GERARD - IA-IPR SVT

Propos préliminaire

Dominique ROJAT, IGEN SVT

J'entends et j'oublie ; je ǀois et je me souǀiens ; je fais et je comprends

Attribué à CONFUCIUS

modèle et que leurs interprétations devront en tenir compte ? ».

La nature d'un modèle

Le modèle a différentes fonctions en sciences. Il peut être utilisé pour expliquer, comprendre le réel à des fins

de facilitation, notamment quand le réel est inaccessible (par exemple : un modèle explicatif des convections

ReprĠsentation simplifiĠe, relatiǀement abstraite d'un processus, d'un systğme en vue de le décrire, de

" Un modèle peut être un objet concret (maquette, modèle réduit), un schéma simplificateur (sous

forme d'image concrète, ou de mise en rapport d'éléments divers, sans figuration) ou une métaphore,

une analogie (avec ou sans figuration concrète) » (source : Drouin, 1988).

Un modèle est " un cadre représentatif, idéalisé et ouvert, reconnu approximatif et schématique, mais

jugé fécond par rapport à un but donné » fécond c'est à dire que " les résultats de mesure [sur le réel]

s'avèrent suffisamment conformes aux prédictions du modèle » (source : Soler, 2000).

modèle est donc partiel et, par nature, incomplet. Il apparait aussi quelques fonctions du modèle :

Les finalités du modèle ne doivent pas faire oublier dans quel cadre il est construit. En effet le modèle est

scientifique et doit donc être éprouvé au même titre que celles-ci : Le modèle réduit la complexité du réel.

Le modèle peut permettre de...

ͻdécrire le réel

ͻcomprendre le réel

ͻprévoir le réel

Mais il n'est pas le réel car il est...

ͻconstruit

ͻpartiel

ͻprovisoire

Un modèle est évolutif

Un modèle peut être amené à évoluer pour deux raisons majeures :

qui se basent sur la puissance de calcul des ordinateurs (par exemple les modèles météorologiques sont

Soit il évolue parce que de nouveaux faits viennent modifier la théorie attenante au modèle (par

exemple le modèle de la dérive des continents qui évolue vers le modèle de la tectonique des plaques).

Les modèles sont donc évolutifs et les anciens modèles ne sont pas toujours rejetés : ils sont le plus souvent

rĠinterprĠtĠs dans le cadre du nouǀeau modğle. La ǀaliditĠ d'un modğle, ou sa ͨ performance ͩ, se mesurent

dans leur efficacité à apporter une réponse recevable aux questions que l'on se pose à propos du réel. L'Ġǀolution

Différents types de modèles

Le modèle peut être analogique ͗ c'est un modğle physique (maquette, montage, schéma ou toute autre

représentation) qui a souvent une fonction explicative ("ça marche comme") mais qui peut aussi avoir une

fonction prédictive ("si ça marche comme ... alors, si je fais ceci, je devrais obtenir cela"). Les limites de validité

du modğle seront d'ailleurs ĠprouǀĠes par le test de sa fonction prĠdictive.

Le modèle peut être numérique ͗ c'est un modğle mathématique qui s'appuie sur des équations ou sur des

schémas de fonctionnement (modèles conceptuels). Il peut remplir une fonction probabiliste. Quelles relations entre théorie, modèle et réalité ?

Les modèles sont généralement associés à des théories. Celles-ci sont considérées comme plus générales que

les modèles dans le sens où elles sont plus globales et concernent un ensemble plus large de situations.

Le modèle est intimement lié à la théorie dans le sens où il existe des modèles explicatifs de celle-ci : le modèle

apparait comme un intermédiaire entre le réel (les faits) et la théorie. Cela nécessite que le modèle se construise

modèle ; le modèle est construit à partir des faits, les faits ne se construisent pas à partir du modèle.

Décrire

Comprendre

Modèle

Prévoir

Décider

RéelThéorie

Champ empirique

(Monde concret)

Champ théorique

(Monde abstrait)

Par exemple un modèle numérique est élaboré à partir de données empiriques (ou résultats expérimentaux) qui

permettent la conception des lois du programme informatique de ce même modèle.

démontrer une théorie scientifique, ce serait une argumentation circulaire sans fondement. Un autre danger

le réel pour accéder à de nouvelles connaissances.

Les fonctions du modèle

scientifique avec, pour objectif, une élaboration de connaissances. Le modèle présente alors le double rôle

disciplinaires) et pédagogique (mise en activité des élèves).

d'apprentissage (qui décrit, interroge et explique le réel). Il y a là un risque à assimiler le modèle au réel. De

mġme de nombreudž modğles sont ͨ implicites ͩ et l'actiǀitĠ de l'Ġlğǀe consiste ă les redĠcouǀrir.

sens aux activités réalisées lors des séances de travaux pratiques.

On modélise pour décrire et comprendre :

dans un but descriptif efficace ou " commode ». On modĠlise pour Ġtudier sur de grandes Ġchelles de temps et d'espace.

Dans un monde rĠel compledže il n'est pas aisĠ de tenir compte de l'ensemble des paramğtres ǀariables, surtout

de manière simultanĠe. Les Ġchelles de temps et d'espace rendent le rĠel inaccessible.

Le modèle peut permettre de dépasser ces difficultés. Le modèle peut donc dans ce cas apparaitre comme un

moyen pour accroitre les connaissances.

On modélise pour prévoir :

Un modèle validĠ (mis ă l'Ġpreuǀe des faits) peut prendre une dimension prĠdictiǀe. La dimension socio-

économique de ce type de modèle devient évidente. Dans ce cas, le modèle sert à anticiper et, par conséquent,

devient une aide à la décision.

Un edžemple d'utilisation critique du modèle : " du modèle de la dérive des continents à la théorie de la

tectonique des plaques »

On proposera aux élèves un texte présentant le modèle de la dérive des continents de Wegener accompagnés

de plusieurs documents : Carte géographique des paléofaunes et paléoflores

Carte géologique montrant la " continuité géologique » entre Amérique du Sud et Afrique

Carte des âges des fonds océaniques

Autres ...

On demandera aux élèves de repérer parmi les documents proposés ceux qui entérinent le modèle Wegener et

et comment il évolue ou est remplacé par la découverte de nouveaux faits (tectonique des plaques).

ͻIdentifier les caractéristiques d'un modèle

ͻIdentifier les nécessité, les contraintes, les limites d'un modèle : "démonter le modèle"

ͻDistinguer les données de terrain du modèle ͻRéaliser un modèle analogique ou numérique ͻFaire fonctionner un modèle analogique ou numérique

Objectif : appropriation

d'un modèle ͻConcevoir un protocole d'observation ou d'expérimentation ͻSélectioner les données empiriques pertinentes vis à vis du modèle ͻConfronter les données empiriques aux caractéristique ou aux nécessités du modèle

ͻCompléter un modèle partiel

ͻFaire fonctionner un modèle pour établir des prévisions (simulation) ͻIdentifier le domaine de validité d'un modèle

Objectif : éprouver un

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