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Outils et pratiques numériques

La place de la simulation dans le monde scolaire et extra-scolaire

La simulation occupe actuellement une place importante dans le monde extra éducation nationale. 
Son emploi scientifique et industriel est déjà ancien et le degré de confiance qu'on lui accorde va très loin. Des constructeurs automobiles font maintenant l'impasse sur un stade prototype ; cependant, bien qu'ils aient constaté que la simulation permet de gagner du temps, une vraie série n'est lancée qu'après avoir comparé les résultats obtenus au comportement réel de la matière. 

Il est donc nécessaire d'avoir toujours à l'esprit l'idée que la simulation n'est pas la réalité lorsqu'on l'utilise avec les élèves.

Dans le monde de l'éducation, il y a eu longtemps méfiance à l'égard de la simulation. En effet, l'emploi de l'ordinateur, qui devait d'abord être valorisé, est l'ordinateur en tant qu'outil de laboratoire (Acquisition et Traitement Automatique de Données Expérimentales ou ATIDEX). 

L'utilisation pédagogique de la simulation est actuellement dans l'enfance de l'art ; les logiciels et machines actuels mettent à la portée des enseignements des simulations de plus en plus évoluées ce qui conduit à susciter l'étude des possibilités pédagogiques ainsi offertes. Un autre niveau de maturité est atteint et l'emploi de l'ordinateur est en train de se diversifier.

Un aveu a été lancé : "recourir à la simulation associée à l'expérience n'est pas condamnable lorsque les objectifs pédagogiques sont précis ".

Les diverses catégories de logiciels de simulation

Les différents logiciels de comportement

Ce peut être un logiciel, simple calculateur grapheur, qui donne la représentation immédiate de ce que devrait donner un système auquel une théorie physique associe un comportement ; ce type de logiciel a un objectif modeste car nous n'avons pas l'objet devant les yeux, mais une courbe qui représente l'évolution d'un paramètre au cours du temps. Il a été souligné la prudence en matière d'utilisation de ce type de logiciel car le modèle à ses limites qu'il faut toujours signaler ".

Ce peut être un logiciel plus évolué où la simulation peut être un objet représenté à l'écran sur lequel on se donne la possibilité d'agir, et qui permet de voir son comportement. C'est le type de logiciel interactif.

Il est toujours important que les lois physiques qu'utilise le moteur de simulation de tout logiciel soient toujours définies clairement, ainsi que leur domaine de validité.

Les logiciels comme support de modélisation

La simulation peut revêtir un autre aspect qui est ici la représentation dans les situations microscopiques.

Il faut fournir aux élèves des images mentales destinées à leur proposer un élément cohérent de représentation à un niveau donné.

L'intérêt est de proposer aux professeurs une standardisation de l'image microscopique qu'ils vont fournir à leurs élèves à un niveau donné afin d'éviter les débats du genre : " Est-ce vrai ? Est-ce faux ? " car aucune représentation n'est entièrement vraie ni entièrement fausse.

Illustration molécule H2O"Représenter une molécule comme une boule" parce qu'on est en cinquième, est tout à fait légitime , de même représenter une molécule d'eau comme " un Mickey avec des oreilles ", parce qu'on est en quatrième, enfin imaginer que le noyau et les électrons qui gravitent autour jouent un rôle, est du niveau troisième. Ainsi " l'image mentale va se fouiller ", sans qu'il n'y ait contradiction. Pour l'élève, le modèle est un élément de représentation de la réalité à un stade de progression de ses connaissances. L'élève, dans son cursus scolaire aura droit à des modèles de plus en plus affinés.

Il existe une opposition entre cette idée et celle d'un puriste universitaire qui dirait : " bêtise que tout cela, il y a l'équation de Schrodinger ... c'est la seule réalité " ; mais avant d'amener les élèves à une représentation intuitive dans les situations microscopiques, il faut toute la durée d'un cursus scolaire.

Le danger que présente la simulation

Il peut y avoir confusion pour l'élève entre virtuel et réel s'il ne lui est présenté que de la simulation, d'autant plus que nous vivons dans un monde où le virtuel prend une part croissante dans nos activités. 

En physique-chimie, nous avons à rendre compte de la réalité palpable, et c'est une rare discipline où "les élèves peuvent toucher la matière". C'est pourquoi, le jour où nous faisons une expérience, il est vital que l'élève manipule.

M. JP Sarmant IGEN physique-chimie. Mars 1997.