Cycle et niveau de classe
L ycée, Première
Objectifs pédagogiques
Montrer à l'aide d'une récolte de données (paramètres physico-chimiques et végétation) qu'il existe un lien entre la répartition des êtres vivants et les paramètres abiotiques.
Compétences et capacités travaillées
- Déterminer des espèces végétales à l'aide de clés de déterminations / logiciels.
- Constituer une base de données avec Arduino et ArcGIS Survey123
- Traiter une base de données à l'aide d'un logiciel SIG (ArcGIS)
- CRCN1.2 et 1.3 : informations et données (gérer des données, traiter des données)
- CRCN 2.3 : communication et collaboration (collaborer)
Outils numériques - intérêt et limites
- PlantNet
- Arduino (carte et capteur GPS, température/hygrométrie et lumière)
- ArcGIS et ArcGIS Survey123
Le dispositif Arduino permet un enregistrement continu et géoréférencé des différents paramètres physico-chimiques constituant une très grande base de données.
L'utilisation d'ArcGIS Survey123, associé à PlantNet, permet également de collecter des informations géoréférencées pour compléter cette base de données.
L'application ArcGIS permet ensuite de traiter ces données sous forme de calques qui peuvent être superposés, filtrés en fonction des besoins.
Les limites du dispositif sont la nécessité d'une bonne captation du réseau téléphonique sur site pour PlantNet (non ArcGIS qui peut enregistrer pour envoyer les données plus tard) ainsi que l'entrée en amont des espèces les plus fréquentes sur l'enquête ArcGIS Survey123 afin de faciliter le traitement par la suite.
Présentation de la séance (organisation, consignes et supports)
Organisation :
Préparation de la sortie
Les élèves téléchargent les applications ArcGIS Survey123 et PlantNet en amont de la sortie. Ils téléchargent également l'enquête ArcGIS afin de pouvoir y accéder hors-ligne sur le terrain (notamment en cas de difficultés réseau).
Le dispositif Arduino doit aussi être préparé en amont : téléversement du code sur la carte et mise en place des différents capteurs. Une batterie externe est nécessaire.
La sortie en elle-même
Une fois sur site, les élèves prennent connaissance de l'activité ainsi que de la problématique : montrer qu'il peut exister une relation entre les paramètres physico-chimiques de l'environnement (abiotiques) et la répartition des êtres vivants végétaux (biocénose).
Les élèves se répartissent alors sur le terrain et commencent à déterminer les végétaux présents (à l'aide de clés fournies ainsi que de PlantNet). Ils recensent ensuite ceux-ci sur l'enquête ArcGIS Survey123 de manière collaborative. Ils se déplacent de quelques mètres et recommencent.
La mesure des paramètres physico-chimiques est réalisée par le dispositif Arduino. Le ou les élèves en charge du dispositif Arduino le branche sur la batterie externe puis sillonnent le terrain lentement pour le déplacer à un mètre du sol environ et quadriller l'ensemble du site d'étude. Le dispositif peut être pris en relais par différents élèves et plusieurs dispositifs peuvent être utilisés simultanément si l'établissement en dispose. Ces données peuvent éventuellement être complétées dans l'enquête ArcGIS Survey123 par d'autres capteurs "classiques" (luxmètre, thermomètre, hygromètre…).
Les différents sites sont ainsi échantillonnés pour constituer les bases de données.
De retour en classe (ou à la maison)
Les données Arduino sont extraites de la carte sous forme d'un fichier csv. Celui-ci est déposé dans le logiciel ArcGIS qui en fait un calque représentant les différentes données températures / hygrométries / luminosités géopositionnées. L'enquête ArcGIS Survey123 constituera un calque de données d'espèces végétales.
Un prétraitement peut être effectué par l'enseignant afin de fournir aux élèves directement le lien des deux calques.
Les élèves utilisent le calque Données Arduino pour visualiser la répartition des paramètres physico-chimiques de l'environnement (entre eux, géographiquement sur une photographie aérienne…). Ils utilisent ensuite le calque issu de l'enquête pour visualiser la répartition des espèces végétales. L'application de filtres permet d'afficher uniquement une espèce pour observer sa répartition et faire le lien avec les paramètres abiotiques.
Consigne : Récolter et traiter des données de terrain quant aux paramètres physico-chimiques de l'environnement (biotope) et aux êtres vivants végétaux qui s'y trouvent (biocénose) afin de préciser s'il existe un lien entre eux.
Supports :
- Fiche d'activité élève
- Fiche des liens préalables à la sortie et diaporama de préparation éventuel
- Fiche d'aide au traitement des données (utilisation d'ArcGIS)
- Fiche d'aide à la réalisation d'une enquête ArcGIS
- Dispositif Arduino avec carte d'enregistrement SD et différents capteurs grove : thermomètre/hygromètre, luminosité et capteur GPS. Eventuellement une fiche explicative à donner aux élèves.
- Le code Arduino à téléverser sur la carte (en fonction des capteurs une aide est apportée au sein des lignes du code)
- Fiche technique Arduino Sortie
Productions d'élèves :
- Un exemple de résultats
- Résultats d'élève en cours de réalisation
Bilan et retour des élèves
L'utilisation d'Arduino et de l'enquête ArcGIS Survey123 permet d'attirer l'attention des élèves et de les sensibiliser à la récolte de données. La curiosité envers ces dispositifs innovants facilite l'étude et la compréhension des notions associées.
Le travail avec ces outils permet de récolter de manière collaborative une quantité très importante de données, capital pour sensibiliser les élèves à la représentativité de ces données et des résultats qui découlent de leur analyse.
L'activité permet également de mettre en avant l'importance du travail collaboratif de la classe, voire de plusieurs, afin d'obtenir des données fiables, responsabilité de chacun au sein du groupe.
Pour aller plus loin / Liens
Le dispositif Arduino se compose de la carte Arduino Uno R4, du shield carte SD v4 103030005, du module Grove Bas shield 103030000, du module GPS Grove 109020022, du capteur température/hygrométrie Grove 101020019 ainsi que du détecteur de lumière Grove 101020030.
Une batterie externe sur UBS-c permet l'alimentation du dispositif sur le terrain.
Le capteur de lumière est donné pour une mesure allant de 0,1 à 40000 lux, ce qui fonctionne bien en intérieur mais sature rapidement en extérieur. Il faut en tenir compte si on souhaite avoir une mesure précise de la luminosité en extérieur en différents points éclairés.
L'activité s'inscrit au sein d'une sortie dans laquelle les élèves étudient également l'impact de l'Homme sur les écosystèmes ainsi que l'histoire géologique du massif de la Grésigne
