Unité Op7 - Modélisation et simulation

 

Objective

Les élèves devraient être capables d'identifier les principaux paramètres d'une situation réelle, de la formaliser en un modèle, et ensuite d'explorer celui-ci, d'interpréter les résultats et de déterminer dans quelle mesure il rend compte de la réalité.

Sous-objectifs

Les élèves devraient être capables:

  1. d'utiliser des modèles existants en faisant varier les paramètres significatifs et en interprétant les résultats;
  2. de modifier un modèle existant en faisant varier les paramètres significatifs et en interprétant les résultats;
  3. de modéliser des situations comportant un nombre réduit de paramètres, d'explorer le modèle créé et d'interpréter les résultats obtenus.

Contexte

Bien souvent, lorsque des phénomènes sont enseignés et expliqués à l'école, les présentations sont faites de manière excessivement déductive. S'attaquer, même à un niveau élémentaire, à la modélisation d'une situation simple permet d'équilibrer construction inductive et approche déductive (modélisation versus simulation). Cette unité offre la possibilité de résoudre certains vrais problèmes au lieu de problèmes "artificiels". De telles pratiques rapprochent les approches expérimentales et théoriques (formelles).

Contenu

Une bonne entrée en matière consisterait à opérer des expériences et des simulations sur base d'un problème déjà résolu (et donc d'un modèle existant); par exemple, la désintégration radioactive, les modifications de ph, la dynamique des populations. Des logiciels de simulation tels que "Limonade" [Lemonade] ou un "Simulateur de vol" [Flight Simulator] sont aussi disponibles.

Modifier un modèle existant, après avoir effectué des simulations afin d'essayer de percevoir les relations essentielles entre les principaux paramètres, aide à asseoir les bases nécessaires pour un processus de modélisation complet. Par exemple: l'offre et la demande, les effets de la pollution, la gestion d'une société.

A partir d'observations concrètes, fort souvent visuelles, les élèves peuvent ébaucher un système leur permettant de reproduire de manière adéquate le comportement observé.

Les élèves devraient effectuer ces modélisations à l'aide d'un tableur et d'un outil de modélisation spécialisé, si ce dernier est disponible.

Ressources

Ressources minimales indispensables:

Ressources supplémentaires optionnelles:

Liens avec d'autres unités

Cette unité peut constituer une première étape vers l'unité GS3 "Applications de la modélisation" du module destiné au degré supérieur de l'enseignement général.

Conseils méthodologiques

Bien que de nombreuses approches soient envisageables, en fonction du choix et de la disponibilité des outils, il est essentiel lorsqu'on enseigne ce genre d'unité au degré inférieur, de s'en tenir à des modèles simples, même pour des situations complexes.

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