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Sciences de la vie et de la Terre

THYP : un logiciel de simulation

12 / 06 / 2020 | Guillaume Berthelot

Obtenir le logiciel

Ce logiciel est un outil gratuit et en ligne qui fonctionne sur ordinateur, smartphone ou tablette. Il nécessite un navigateur et une connexion internet. Une version hors ligne sera bientôt disponible et fera moins de 3 mégaoctets.

Spécificité du logiciel

En SVT, nous avons la chance d’avoir à disposition de nombreux logiciels pour simuler des expériences. On peut citer de manière non exhaustive les logiciels de M. Gallerand ou ceux de M. Sauvion.

Le logiciel THYP s’inspire des logiciels cités mais il possède trois caractéristiques qui lui sont propres afin de favoriser l’appropriation de la démarche scientifique par les élèves.

Caractéristique 1 : un logiciel qui permet de traiter de nombreuses connaissances

Le logiciel permet de travailler sur différents cobayes (souris, tomate, bactérie) et avec le BioLab : une chambre hermétique doté de différents appareil de mesure.

A ce jour, il est possible d’étudier ...

  • la germination, la pollinisation, la croissance, la photosynthèse, la reproduction végétative et les symbioses (mycorhizes) chez la tomate.
  • le système immunitaire, la vaccination, le système nerveux, le rôle du microbiote dans l’alimentation et le système immunitaire et enfin le contrôle hormonal hypophysaire de la reproduction chez la souris.
  • la croissance, l’action des antibiotiques et les mutations génétiques chez les bactéries.
  • mesurer les échanges gazeux chez plusieurs organismes (poisson, souris en activité, souris pendant le sommeil, plante...) et étudier les préférendums avec le BioLab. Dans l’image ci-dessous, les pyrrhocores sont dans une chambre additionnel où les conditions de vie sont plus adaptées à leur mode de vie.

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De futurs manipulations seront disponibles prochainement comme l’influence du CO2 sur la température dans le BioLab ou encore des souris femelles pour étudier le fonctionnement de la reproduction chez les mammifères femelles.

Grâce à ces nombreuses possibilités, le même logiciel peut donc être utilisé plusieurs fois au cours du cycle 3 et 4. Cette récurrence facilite la phase d’appropriation par les élèves : ils savent où trouver le logiciel, comment le lancer, où cliquer, ce qu’ils peuvent faire ou non...

Caractéristique 2 : un logiciel qui laisse une totale autonomie aux élèves

La diversité de cobaye et d’expérience offre une grande autonomie aux élèves et les obligent à réfléchir.

En effet, le logiciel ne guide aucunement les élèves. Il est impossible pour l’élève de savoir si l’expérience qu’il a conçu est la bonne pour corroborer ou non son hypothèse : le logiciel ne guide pas l’élève pas-à-pas. Il n’avertit pas non plus si l’élève a modifié plusieurs conditions expérimentales au lieu d’une seule ...

Cette caractéristique oblige donc les élèves à réfléchir à ce qu’ils veulent démontrer. La première fois, les élèves sont le plus souvent perdus et ne savent pas quoi faire. Ils cliquent sur certains boutons au hasard ou s’amuse à injecter des produits dans la souris alors que l’on étudie la croissance de la tomate. Les élèves devront comprendre qu’il faut élaborer une stratégie de résolution avant de manipuler le logiciel.

Par exemple, pour la souris, je peux injecter un produit, lui retirer un organe, changer son microbiote, modifier sa ration alimentaire…

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L’élève doit donc choisir la bonne option et faire attention à ne pas changer trop de conditions expérimentales sous peine de ne pouvoir faire aucune conclusion.

Caractéristique 3 : un logiciel qui reproduit (un peu) la variabilité du vivant

Variabilité 1

A chaque fois que l’on clique pour choisir un cobaye, le logiciel génère un individu unique. Par exemple, lorsque que l’on clique sur une souris, les algorithmes du logiciel attribue au cobaye des paramètres physiologiques uniques comme le poids, la taille, les lymphocytes, les épitopes … Il n’est possible de travailler que sur un seul cobaye à la fois. Si l’on souhaite travailler sur un autre cobaye, il faut ouvrir thyp dans d’autres onglets du navigateur. En ouvrant thyp dans 5 onglets différents, on travaille sur 5 cobayes uniques.

Par exemple, voici la composition sanguine de deux souris saine et n’ayant reçu aucune injection.

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Autre exemple, si l’on injecte une bactérie mortelle dans la souris, seule 33 % survivront … Il m’est arrivé d’ouvrir une dizaine de fois le logiciel pour trouver une souris survivante … mais quelle surprise chez les élèves à ce moment-là ! La séance se lance toute seule ensuite ...

Variabilité 2

Variabilité 2 : Il arrive parfois que l’expérience ne donne pas du tout les résultats escomptés. Par exemple, une graine peut ne pas germer malgré des conditions idéales. L’élève n’a aucun moyen de savoir si son expérience relève de cette situation ou non. Cela arrive dans 10 % des cas.

Afin de tenir compte de ces deux niveaux de variabilités, l’élève doit être critique face aux résultats renvoyés par le logiciel et devra avoir le réflexe de faire plusieurs fois l’expérience pour confirmer l’expérience. Cette caractéristique permet d’initier les élèves à la notion de reproductibilité.

L’élève peut aussi partager ses résultats avec ses camarades plutôt que de faire plusieurs fois l’expérience. Dans les deux situations, il peut calculer la moyenne et ainsi conclure et statuer sur son hypothèse de travail.

Quelques astuces pour bien utiliser le logiciel

Après plusieurs séances avec ce logiciel, voici quelques astuces que je mets en place pour être plus efficace ...

Astuce #1 : J’apprécie beaucoup d’utiliser THYP directement dans la salle de SVT en distribuant une tablette par îlot. Cela m’évite de réserver la salle informatique et permet les élèves à réfléchir en groupe à la stratégie de résolution.

Astuce #2 : Il n’est pas possible d’utiliser les boutons de navigation du navigateur internet pour revenir en arrière : ce qui est fait est fait. Si l’on souhaite recommencer, il faut cliquer sur un des boutons du menu du logiciel pour générer un nouveau cobaye. L’icone THYP permet de revenir sur la page d’accueil et d’accéder notamment aux défis. Les autres icônes permettent d’accéder directement et rapidement à un cobaye précis.

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Astuce 3 : Il est possible d’ouvrir plusieurs onglets rapidement avec google chrome : il faut faire un clic droit (1) puis cliquer sur dupliquer (2).

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Astuce 4 : l’utilisation du microscope dans le logiciel se fait comme les microscopes utilisés dans mon établissement : les objectifs montent ou descendent tandis que la platine est fixe. Il faut donc faire attention à ne jamais commencer par descendre (sous peine de casser la lame et de devoir recommencer). Si jamais on bloque sur la butée haute, on peut alors descendre et être sûre de ne pas casser la lame si l’on s’arrête quand l’image est nette.

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Astuce 5 : N’oubliez pas de descendre en bas de la page pour retrouver les conditions expérimentales choisies par l’élève.

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Avec une tablette, l’utilisation est plus confortable en mode portrait.

Astuce 6 : Pour mutualiser les résultats des élèves, plusieurs solutions :

  • tracer un tableau sur le tableau du professeur et laisser les élèves le remplir au feutre
  • ouvrir un tableur type libreoffice classeur sur votre ordinateur où les élèves pourront taper les valeurs
  • partager un tableur coopératif type framacalc, Google sheet ou encore Excel qu’ils pourront remplir depuis leurs appareils numériques

Des défis pour stimuler la curiosité des élèves.

En bas de la page d’accueil, des défis sont disponibles. Ces défis peuvent être proposés aux élèves qui ont fini leur travail en avance. Certains sont récréatifs (comme casser la lame) et d’autres sont pédagogiques (le défi "faire mourir le plus de souris possible en 2 minutes" permet de découvrir les règles éthiques et de respect de la vie animale. Ce défi n’est donc pas jouable). De nouveaux défis seront publiés de temps à autre...

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Quelques exemples d’activité que je mène avec mes élèves

EXEMPLE 1 : l’étude du microbiote
En troisième, je demande à mes élèves de résoudre la situation-problème suivante : Comment expliquer que certaines personnes soient en surpoids alors qu’elles se nourrissent de manière équilibrée ?
Après avoir discuté du microbiote en classe entière avec les élèves, je leur demande de trouver des arguments sur l’influence du microbiote sur la prise de poids. Ils utilisent le logiciel thyp en autonomie (puisque qu’ils l’ont déjà utilisés plusieurs fois auparavant).

Ce premier groupe a fait le choix de tracer un tableau pour noter les résultats de leur différents test. Ils ont spécifié à chaque fois si la souris était obèse ou de poids normal ainsi que le poids. Ils ont ensuite calculer la moyenne pour pouvoir conclure ;

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Ce second groupe a fait le choix de réaliser une troisième manipulation pour d’abord vérifier que la présence du microbiote était importante : ils ont donc retiré le microbiote sur un lot de souris. C’est seulement ensuite qu’ils ont réfléchi à l’importance du type de microbiote sur le poids.

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Dans l’exemple ci-dessous, les élèves semblent bien avoir fait leur travail (prise de note, calcul de moyenne) mais on se rend compte qu’ils ont modifié deux paramètres entre les deux expériences : le type de microbiote et la taille de la ration alimentaire. En effet, le logiciel thyp permet de modifier plusieurs paramètres à la fois. J’ai donc travaillé avec eux sur cette erreur puis des élèves d’autres groupes sont venus leur présenter leur expérience (souris avec microbiote normale et ration normale) pour qu’ils puissent finir leur travail avec des valeurs correctes.

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EXEMPLE 2 : la croissance des végétaux

Voici un autre exemple en cinquième où les élèves doivent démontrer que le dioxyde de carbone est un gaz indispensable à la croissance des végétaux. Encore une fois, ils ont dû réaliser plusieurs fois les expériences et calculer la moyenne. Contrairement aux élèves de troisième, j’accompagne davantage les élèves en leur fournissant un tableau pré-complété et l’espace nécessaire pour calculer la moyenne.

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On remarque parmi les mesures que la manipulation n°3 sans dioxyde de carbone donne un résultat de 6 cm (au lieu de 16 cm et 14 cm pour les deux autres). Ils s’agissaient d’une plante qui n’a pas grandi. En effet le logiciel peut afficher des expériences ratées de temps en temps.

Pour conclure, les professeurs qui auraient des suggestions ou des corrections à proposées peuvent les formuler sur le forum SVT proposé par l’académie de Strasbourg.

 

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