Objectif
Les cartes ARDUINO permettent de réaliser une multitude d’expériences, de prises de mesures et sont des outils qui commencent à être de plus en plus utilisés au lycée, notamment en Sciences Physiques. L’idée est de montrer que cet outil peut également être utiliser en SVT et permettre des ponts avec la PC.
Pour utiliser une carte ARDUINO, il faut créer un programme en langage C. On peut écrire le programme en amont et le donner aux élèves qui devront modifier quelques lignes de code pour faire fonctionner leur programme (c’est comme cela qu’ils fonctionnent en PC) ou bien leur demander d’écrire intégralement le programme. C’est là que l’IA intervient comme un outil d’aide à la programmation.
Compétences travaillées
Extrait du BO :
| Notions | Les rapports isotopiques montrent des variations cycliques coïncidant avec des variations périodiques des paramètres orbitaux de la Terre. Celles-ci ont modifié la puissance solaire reçue et ont été accompagnées de boucles de rétroactions positives et négatives (albédo lié à l’asymétrie des masses continentales dans les deux hémisphères, solubilité océanique du CO2) ; elles sont à l’origine des entrées et des sorties de glaciation. |
| Savoir-Faire | Mettre les variations temporelles des paramètres orbitaux, définis par Milankovitch, en relation avec les variations cycliques des températures au Quaternaire. |
Cadre de référence des compétences numériques (CRCN)
| 2 - Communication et collaboration | 2.4 S’insérer dans le monde numérique |
| 3 - Création de contenus | 3.1 Développer des documents textuels 3.4 Programmer |
| 5 - Environnement numérique | 5.1 Résoudre des problèmes techniques |
Contexte
Liaison avec le programme :
Niveau concerné : Terminale Spécialité SVT
Partie du programme : Thème 2 : Enjeux planétaires contemporains / Les climats de la Terre : comprendre le passé pour agir aujourd’hui et demain
Place dans la progression :
Cette séance intervient après avoir identifié les indices de variations climatiques ce qui a permis de mettre en évidence des changements du climat au cours des 800 000 dernières années. Cette séance va permettre d’argumenter une des causes de ces variations climatiques : les paramètres orbitaux de la Terre qui modifient la puissance solaire reçue.
Durée de la séance : 2h
Matériel à prévoir :
Carte Arduino avec câbles, résistance de 10 kilo-ohm, plaque de connexion, lampe, règle graduée, banc optique.
Déroulé de la séance
Introduction de l’activité et retour sur la notion de modèle
(voir activité élève dans les ressources en bas de cet article)
1re étape :
Réflexion des élèves pour proposer un protocole de modélisation de l’influence de la distance Terre-Soleil sur l’énergie reçue à la surface de la Terre avec le matériel proposé (le montage de la carte Arduino est déjà prêt avec une photorésistance).
2e étape :
Utilisation d’une IA pour écrire un programme permettant de faire fonctionner le montage. Téléversement du programme et premiers tests de prise de mesure.
3e étape :
Réalisation de l’expérience de mesure de la puissance radiative en fonction de la distance.
Production finale
Exemple de production :
Analyse
Retour d’élèves :
Ils n’aiment pas l’informatique et la programmation ! Mais le fait d’utiliser une IA les a rassurés sur la faisabilité de la tâche demandée. Aucune aide au prompt leur a été fournie. Cela leur a permis de se rendre compte rapidement de l’importance d’écrire un prompt précis. Certains avaient juste recopié la consigne qui de fait, pour l’IA était trop vague. Mais l’IA ne répond pas qu’elle ne peut pas donc elle leur fournissait un programme qui bien sûr ne fonctionnait pas.
Dès lors que le programme fonctionne, ils ont pu passer à l’expérimentation et ont pu se rendre compte du choix des mesures, de la qualité et de la quantité des mesures nécessaires pour obtenir des résultats exploitables. Certains n’avaient réalisé que 2-3 mesures ce qui était insuffisant.
Retour de l’enseignant :
- Séance intéressante pour montrer l’utilisation d’une IA comme simple outil à la réalisation d’une démarche scientifique plus globale.
- Les élèves ont compris l’intérêt de la rédaction de prompts précis.
- L’IA utilisée était celle d’ECOSIA mais on peut penser utiliser d’autres IA et mieux, le site compar:IA (https://www.comparia.beta.gouv.fr/) pour sensibiliser aux différents algorithmes des IA (et coût environnemental)
- Il aurait fallu passer un peu plus de temps et creuser la fiabilité des données récoltées en analysant le programme proposé (en discuter avec des collègues de PC ?). Ici, le programme réalise des mesures en w.m-2 mais les calculs et conversions réalisés sont-ils exacts et scientifiquement rigoureux ?