JP Gallerand - E Jourdan
Nouvelle version de Phylogène
Une refonte pourquoi ? et pourquoi faire ?
INRP-ACCES. Groupe de développement de Phylogène : M. Dupuis, J-C Hervé, J-F Madre, A. Pothet, J-F Rodes, N. Salamé
Phylogène est un logiciel destiné à l’enseignement de l’évolution au Collège et au Lycée. C’est un outil avec lequel on peut faire réaliser par les élèves le classement simple de petits ensembles d’êtres vivants et l’établissement de leurs relations de parenté. Mis à disposition des enseignants à titre gratuit depuis plusieurs années, le logiciel est téléchargé plusieurs milliers de fois par an. Une version de base est également téléchargeable par les élèves.
Une refonte du logiciel a été mise en expérimentation en mai-juin 2008 et rendue disponible depuis juillet. Cette version apporte des innovations dans les fonctionnalités et dans les finalités de l’outil sans abandonner l’esprit qui a présidé à l’élaboration de cet environnement, mais en tenant compte des modifications intervenues dans le contexte pédagogique : nouveaux programmes pour le Collège, extension du public concerné à de jeunes élèves.
Page écran du logiciel : Comparaison de données anatomiques
Outiller l’enseignement de l’évolution
Pour mettre les choses en perspective en nous en tenant aux deux dernières décennies, on peut rappeler qu’au tout début des année 90 l’enseignement des concepts impliqués par le domaine de l’évolution était considéré comme une entreprise ardue dans la mesure où la saisie de leur portée impliquait de la part des élèves une culture biologique et géologique indispensable.
En même temps, cet enseignement ne bénéficiait à cette époque d’aucun support instrumental, alors que l’on voyait un renouveau des connaissances scientifiques avec l’arrivée des données moléculaires et le développement de l’approche cladiste. Une collaboration engagée entre chercheurs (Université d’Orsay et MNHN) et enseignants associés à l’INRP a aboutit rapidement à un premier logiciel pour le Lycée, qui introduisait les phylogénies moléculaires dans l’enseignement, ce qui a constitué un progrès très important (Logiciel Evolution moléculaire. G. Lecointre, H. Philippe, JERIKO, 1991).
Mis en chantier quelques années plus tard, le développement du logiciel Phylogène est guidé par un certain nombre de principes :
- proposer une approche « naturaliste » de l’évolution en mettant l’accent sur la variété des données anatomiques, paléontologiques, embryologiques et moléculaires qui peuvent être utilisée pour reconstituer l’histoire de la vie et les relations de parenté entre les être vivants ;
- utiliser une iconographie conséquente pour proposer aux élèves un raisonnement fondé sur les activités d’observation, de comparaison, de synthèse, de construction d’arbres, etc. qui conduisent progressivement à la reconstitution des relations de parenté hypothétiques entre les organismes.
- éviter autant que possible la référence à des connaissances déjà construites ou implicites au bénéfice des informations recueillies par les élèves et des connaissances à en déduire ;
- multiplier les points d’entrée sur les activités avec une circulation aisée entre elles, pour traiter avec plus ou moins de détails les thèmes d’étude possibles ;
- fournir des jeux de données variés susceptibles d’être utilisés avec différentes classes pour familiariser les élèves et les enseignants avec cet outil ;
- mettre en œuvre une interactivité graphique poussée avec un grand nombre d’actions réalisables sur l’écran avec la souris ;
- permettre la modification provisoire des données pour tester des hypothèses alternatives ;
- dissocier l’outil de manipulation et de traitement, d’une part, les propositions de démarches et les interprétations réservées aux enseignants, d’autre part, situées hors du logiciel, sur le site d’accompagnement destiné aux enseignants.
Le logiciel a été utilisé d’abord comme outil de formation des enseignants, et disséminé à petite échelle. Depuis 6 ans, il est téléchargeable moyennant l’inscription sur une liste de diffusion.
La version diffusée jusqu’au printemps dernier avait peu varié dans ses fonctionnalités mais s’était enrichie progressivement de multiples collections permettant de traiter sur des bases anatomiques et moléculaires les thèmes présents dans les programmes enseignés au Lycée jusqu’à maintenant : unité et origine commune des êtres vivants, relations de parenté entre les principaux groupes de Vertébrés, relations de parenté entre les primates, place de l’Homme dans l’évolution, etc..
La publication de nouveaux programmes pour le Collège, avec une place notable réservée à la classification et à l’évolution, a amené à la refonte du logiciel pour l’adapter aux nouvelles instructions, et le mettre à la portée d’un nouveau public d’élèves et d’enseignants.
Page écran du logiciel : construction d'un arbre phylogénétique
Evolution du cadre conceptuel et réglementaire
Dans le fascicule qu’ils viennent de publier (Enseigner la classification et l'évolution, Hatier 2008), Monique Dupuis et Jean-Claude Hervé analysent l’entrée progressive des concepts liés à la classification et à l’évolution dans les programmes enseignés au secondaire, et fournissent une multitude de propositions pédagogiques.
Pour le site public d’accompagnement de la nouvelle version de Phylogène, Jean-Claude Hervé a synthétisé comme suit l’analyse de la lettre et de l’esprit de ces nouveaux programmes.
« Le programme de la classe de 6ème relatif à l’enseignement de la classification entraîne une rupture avec les pratiques précédentes en préconisant une présentation de la classification sous forme de groupes emboîtés qui traduit l’histoire de la vie (Classification phylogénétique).
L’intention de cet enseignement est bien précisée dans le document d’accompagnement des programmes de la classe de 6ème : « L’objectif essentiel de la classification au collège est de sensibiliser à l’idée d’évolution qui sera développée ultérieurement. Cependant, il ne s’agit pas en classe de sixième (ni de cinquième, ni de quatrième) d’aller jusqu’à l’interprétation de cette classification en termes de relations de parentés, mais de regrouper les êtres vivants en fonction d’attributs qu’ils partagent. Cette classification aura « préparé le terrain » car elle sera compatible avec le concept d’évolution qui sera abordé par la suite ».
C’est l’évolution et non la classification qui est l’objectif principal au Collège ; la classification n’est qu’un support qui permet de mieux appréhender le concept d’évolution.
Ce document d’accompagnement précise aussi la nature des critères utilisés pour classer : « Il convient d’insister sur le fait qu’on regroupe les êtres vivants en fonction d’attributs qu’ils partagent (et non sur des critères privatifs, c’est-à-dire regroupés par ce qu’ils n’ont pas ; : absence de vertèbres, absence de fleurs)».
En classe de 3ème, on sensibilise d’abord à l’idée de changements de la biodiversité au cours de l’histoire de la vie, avec extinctions et apparitions de groupes, et au sein de ces groupes, d’espèces. Il s’agit alors d’expliquer la biodiversité passée et actuelle que traduit la classification. L'évolution constitue le modèle explicatif avec ses deux aspects fondamentaux :
- l'origine commune des êtres vivants : « La cellule unité du vivant et l'uniformité des instructions du patrimoine génétique dans tous les organismes vivant aujourd'hui, Homme compris, indiquent sans ambiguïté une origine primordiale commune ».
- la formation de nouvelles espèces à partir d'espèces préexistantes : « Une espèce nouvelle présente une organisation commune et aussi des caractères nouveaux par rapport à une espèce antérieure dont elle serait issue ».
Pour introduire ces idées sur l'évolution, on s'appuie sur les connaissances acquises en génétique et sur les classifications sous forme de groupes emboîtés. La classification est un point de départ, et son interprétation dans une perspective évolutive conduit à lui donner son sens et à la transformer en arbre de parenté. (…)
La perspective pédagogique d'utilisation de Phylogène au collège est donc différente de celle du lycée. Au lycée, le concept d'évolution est acquis et guide l'exploitation des différents types de données pour construire des phylogénies, et par là des classifications. Au collège, la classification est le point de départ, et c'est son interprétation qui sert de support à l'introduction du concept d'évolution.
La démarche au collège est aussi la démarche historique. «Le lien que nous révèlent partiellement nos classifications n'est autre que la communauté de descendance, la seule cause connue de la similitude des êtres organisés. ». Et « les caractères regardés par les naturalistes comme indiquant les véritables affinités des espèces entre elles sont ceux qui ont été hérités d'un ancêtre commun, toute vraie classification étant généalogique. » (C. Darwin, L'origine des espèces", 1859) ».
Il est indispensable de bien s’imprégner de cette analyse pour apprécier l’apport du logiciel et les usages qui peuvent être faits des nouvelles fonctions et des nouvelles collections de données au Collège.
Adaptations ergonomiques et fonctionnelles de Phylogène pour le Collège
Ces adaptations ont été réalisée en conservant les principes initiaux. En particulier, il a été choisi de ne pas proposer de version spécifique (allégée) pour le Collège, mais de faire bénéficier des améliorations les deux niveaux du secondaire simultanément. C’est donc un logiciel unique qui est proposé, adaptable globalement ou dans les détails en fonction du niveau et de l’ensemble d’organismes étudiés. Aucune des activités antérieures existantes n’a été mise de côté. Le fonctionnement de la plupart d’entre elles a été amélioré dans le sens d’une plus grande interactivité. Du fait de cette interactivité et de l’aspect très visuel du logiciel, c’est un peu difficile d’en rendre compte sans illustrations. Pour une description détaillée, on se reportera au site du logiciel :
http://acces.inrp.fr/evolution/logiciels/phylogene/index_html
et en particulier à la page qui présente les caractéristiques de la nouvelle version
http://acces.inrp.fr/evolution/logiciels/phylogene/...
En résumé, la refonte de Phylogène a concerné fondamentalement :
- l’amélioration de l’interface générale et des interfaces spécifiques de chacune des activités proposées par le logiciel : accès aux collections, aux activités et aux traitements avec des icônes ;
- l’adjonction de nouvelles activités et de nouveaux traitements qui s’adressent en particulier au Collège, et qui permettent, notamment de : o manipuler directement à l’écran les tableaux de taxons et de caractères pour regrouper les uns et les autres en fonction de leurs ressemblances (guidage par la coloration des états des caractères) ;
o réaliser manuellement ou automatiquement la classification par groupes emboîtés ;
o visualiser simultanément à tout moment de la construction et en correspondance chromatique, groupes emboîtés et arbre de parenté ;
o reconstituer simplement les attributs possédés par les ancêtres communs hypothétiques avec mise en évidence des innovations génétiques intervenues ;
- l’implantation de nouvelles fonctionnalités de sauvegarde, d’importation, d’impression ;
- la réalisation d’un système de configuration qui permet de sélectionner dans une collection mère des sous ensembles de taxons et de caractères qui formeront autant de mini collections indépendantes pour lesquelles est également choisi un sous-ensemble d’activités.
D’autres nouveautés concernent le Lycée, notamment l’activité de polarisation des caractères, que l’on pourra consulter à l’adresse suivante
http://acces.inrp.fr/evolution/logiciels/phylogene/...
Sachant que des changements d’organisation et de programmes sont attendus au second cycle, d’autres extensions prévues spécifiquement pour ce niveau seront présentées ultérieurement.
Nouvelles collections et nouvelles démarches
A nouveaux programmes et nouveaux public, nouvelles données et nouvelles démarches. Sur la douzaine de collections mises en chantier, sept ou huit ont été déjà publiées qui permettent de traiter les points fondamentaux requis au Collège.
http://acces.inrp.fr/evolution/logiciels/phylogene/...
Autour de ces collections, différentes démarches pédagogiques peuvent être entreprises, la plasticité du logiciel permettant de varier les approches ou d’individualiser les activités des élèves. En voici quelques unes consultables en ligne.
- Démarche générale
http://acces.inrp.fr/evolution/evolution/relations-de-parente/...
Sixième
- Unité et diversité du vivant Unité et diversité du vivant
http://acces.inrp.fr/evolution/evolution/relations-de-parente/...
- Classer en groupes emboîtés
http://acces.inrp.fr/evolution/evolution/relations-de-parente/...
- De la matrice aux groupes emboîtés
http://acces.inrp.fr/evolution/evolution/relations-de-parente/...
- Des exemples d'activités pour les élèves
http://acces.inrp.fr/evolution/evolution/relations-de-parente/...
Troisième
- Des groupes emboîtés aux arbre de parenté
http://acces.inrp.fr/evolution/evolution/relations-de-parente/enseigner/...
Placer l'Homme parmi les Vertébrés
http://acces.inrp.fr/evolution/evolution/relations-de-parente/...
Placer l'Homme parmi les Primates
http://acces.inrp.fr/evolution/evolution/relations-de-parente/...
Classification et évolution du monde vivant
http://acces.inrp.fr/evolution/evolution/relations-de-parente/...
Classification et évolution : des activités suivant une démarche historique
http://acces.inrp.fr/evolution/evolution/relations-de-parente/...
Suivi et perspectives de développement
- L’accompagnement du logiciel Phylogène est réalisé grâce à une liste de diffusion, par la messagerie électronique, et par l’intermédiaire d’un forum permanent modéré par différents auteurs et contributeurs.
http://acces.inrp.fr/evolution/logiciels/phylogene/forum-suivi-version-2008
- Des formations en ligne qui utilisent l’outil de vidéoconférence – audioconférence Centra ont été expérimentées et réalisées récemment par Alain Pothet et Thierry Lhuillier. On peut consulter leur enregistrement ou en récupérer le canevas pour l’organisation d’autres formations à l’adresse suivante :
http://acces.inrp.fr/evolution/formations/elements-de-formation/index_html
- Des demandes de constitution personnalisée d’autres collections sont formulées, en particulier pour tenir compte de spécificités régionales de la biodiversité. Un appel sera lancé pour soutenir les équipes volontaires afin de réaliser rapidement de telles collections, en attendant de voir dans quelles conditions (garantie de la qualité scientifique et pédagogique des données) un éditeur simple de collections pourrait être mis à disposition.