En SVT, modéliser veut dire faire une représentation plus simple d’un phénomène naturel pour mieux le comprendre. On peut utiliser des dessins, des graphiques, une maquette ou un ordinateur. Cela aide à prévoir ce qui pourrait se passer, même si le modèle ne montre pas tous les détails.
1. Comprendre clairement le phénomène naturel que l’on souhaite modéliser
2. Choisir les éléments principaux à représenter dans le modèle
3. Choisir le type de modèle le plus adapté au phénomène naturel
Ex : un modèle informatique, une modélisation en 3D, etc.
4. Construire le modèle
Organiser les éléments choisis afin que le modèle soit le plus fidèle possible à la réalité.
5. Tester et vérifier le modèle
Comparer les résultats du modèle avec ce qui se passe réellement dans la nature pour vérifier sa précision.
6. Ajuster le modèle
Si le modèle ne correspond pas bien à la réalité, modifier certains éléments pour l’améliorer.
7. Utiliser le modèle
Une fois validé, utiliser le modèle pour faire des prédictions ou tester des hypothèses.
Savoir distinguer des éléments et principes fondamentaux
Ce que cela signifie
Les phénomènes observables en biologie ou en géologie, des plus petites aux plus grandes échelles, présentent une réelle complexité dans la mesure où de nombreux facteurs interviennent pour produire ce phénomène. Cependant, la connaissance de ces facteurs (les éléments) et des grandes lois biologiques ou géologiques (les principes fondamentaux) permettent le plus souvent d’expliquer les phénomènes observables.
Comment je dois faire
Afin de distinguer les éléments d’un phénomène, il est nécessaire d’en déterminer les différents objets et les facteurs physiques et chimiques en jeu. Concernant les principes fondamentaux, un bon apprentissage préalable des lois qui régissent le vivant et le minéral permettra de les repérer dans l’étude d’un phénomène nouveau.
Ce que l’on attend de moi
- J’ai réussi à distinguer les éléments des phénomènes observables si j’ai correctement identifié les objets en jeu quelle que soit leur échelle ainsi que les facteurs physiques et chimiques qui les influencent.
- J’ai réussi à distinguer les principes fondamentaux.
S’informer sur un processus et le modéliser graphiquement
Ce que cela signifie
S’informer revient à prélever de l’information sur le déroulement d’un phénomène biologique ou géologique afin d’en identifier les étapes et, pour chacune, d’en comprendre les mécanismes biologiques, physiques et/ou chimiques.
La modélisation correspond à la réalisation d’un schéma des étapes du processus étudié. Il s’agit de réaliser un schéma fonctionnel, légendé et titré, réunissant l’ensemble des explications et figurant de manière simple et claire les étapes du processus et les mécanismes.
Comment je dois faire
S’informer: prélever l’information utile, qui permet de comprendre tout ou partie du processus biologique ou géologique. On s’attachera à identifier clairement les objets (matériaux, dimensions, etc.) et les mécanismes en jeu, à comprendre le déroulé du processus dans l’espace et dans le temps.
Modéliser graphiquement: réaliser un schéma fonctionnel en figurant :
- les étapes du processus ;
- les mécanismes biologiques, physiques et/ou chimiques ;
- les liens entre les étapes.
Les représentations graphiques des objets doivent être scientifiquement correctes mais les plus simplifiées possible pour faciliter la lecture du schéma : on ne cherche pas la précision d’un dessin réaliste.
De même pour les mécanismes, une représentation symbolique est attendue, comme l’utilisation de flèches légendées pour indiquer un mécanisme de transport.
Enfin, il est important de situer l’ensemble du processus expliqué dans l’espace et le temps en figurant des échelles, par exemple de profondeur, d’altitude, de hauteur, de longueur, de temps. Il peut être utile d’associer aux échelles de profondeur ou d’altitude des indications de température ou de pression si ces paramètres entrent en jeu dans le processus étudié.
Ce que l’on attend de moi
J’ai réussi à m’informer si j’ai réuni toutes les informations utiles à la compréhension du processus.
J’ai réussi à modéliser graphiquement le processus :
- si le schéma fonctionnel est scientifiquement correct ;
- si le schéma représente de manière claire les étapes du processus, les liens entre elles, les objets et les mécanismes en jeu ainsi que leur position sur une échelle de temps et d’espace ;
- si le schéma et ses différents éléments sont légendés et titrés avec exactitude.
Construire un modèle scientifique (maquette)
Modéliser signifie représenter une structure ou un phénomène en le simplifiant afin d’illustrer, de comprendre, de prévoir ou d’expliquer.
Afin de construire un modèle sous forme de maquette, je dois
1.Identifier les éléments que je souhaite représenter.
2.Associer chaque élément à un matériau.
Attention: il faut prendre en compte les caractéristiques du matériau utilisé (souple, cassant, malléable, etc.), les formes et les couleurs (les couleurs peuvent se rapprocher du réel ou permettre de différencier divers éléments de la maquette).
3.Assembler la maquette avec soin.
4.Décrire ce que la maquette représente et permet de comprendre (légender les éléments et le lien avec la réalité).
5.Noter les limites du modèle : les éléments qui n’ont pas été pris en compte, les éléments qui ont été simplifiés, etc.
Exercer son esprit critique dans le cas d’une modélisation analogique
Ce que cela signifie
Faire preuve d’esprit critique revient à émettre un doute face à un résultat, à un argument, à un processus de démonstration.
Une modélisation analogique du réel en géologie consiste à tenter de reproduire à petite échelle la cause et les conséquences d’un phénomène observé en milieu naturel à plus grande échelle pour en expliquer le mécanisme.
Ainsi, face à un modèle analogique, il est possible de s’interroger sur les caractéristiques du modèle pour savoir si, malgré le changement d’échelle, il simule correctement la réalité et de critiquer le résultat de son fonctionnement, même si celui-ci correspond à ce qu’on observe dans notre environnement.
Comment je dois le faire
Pour critiquer un modèle, je dois d’abord identifier les différents éléments du modèle et comprendre quels éléments du réel ils représentent.
Je dois ensuite me demander si les matériaux choisis pour modéliser les éléments du réel reproduisent correctement à plus petite échelle les propriétés différentes de ces éléments.
Un modèle analogique étant appelé à « fonctionner » sous l’action de contraintes physiques pour fournir un résultat, il est aussi important de questionner l’intensité de la contrainte appliquée, c’est-à-dire sa force, sa pression, sa vitesse, son accélération, à plus petite échelle. En d’autres termes, il faut non seulement adapter les éléments du modèle à des dimensions plus petites, mais aussi adapter la puissance de son moteur.
Pour finir, si le modèle reproduit correctement la réalité, il faut contrôler son fonctionnement en le testant plusieurs fois dans les mêmes conditions pour savoir si le résultat est reproductible et donc robuste.
Ce que l’on attend de moi
J’ai réussi à exercer mon esprit critique sur le modèle analogique :
- si j’arrive à trouver les correspondances entre les éléments du modèle et les éléments du réel modélisés ;
- si j’arrive à me questionner avec pertinence sur les dimensions du modèle analogique, les propriétés des matériaux choisis et l’intensité des forces appliquées ;
- si j’ai répété suffisamment de fois sa mise en œuvre pour m’assurer de la robustesse du résultat obtenu.