TPE
Mathématiques et SVT



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Voici un petit texte que j'avais proposé aux élèves en début d'année... (et qui en a peut-être fait fuir les 3/4)*
Remarque 12/2005:
Depuis 2001 j'ai très nettement changé ma manière de voir les mathématiques, notamment à la suite de la découverte des idées de René Thom. Voir
page d'accueil, page sur l'utilisation des mathématiques en SVT pour les élèves et page sur les modèles en SVT par exemple...

Avec mon regard d'enseignant de SVT et ma sensibilité philosophique réaliste, je pense que les mathématiques servent les SVT mais qu'elles les dépassent:
* les mathématiques servent les SVT (les sciences expérimentales en général) car elles sont un OUTIL dont j'ai essayé de résumer les caractéristiques dans ce tableau:

l'outil mathématique
opérations

(abstraites)

exemples d'opérations mathématiques appliquées aux SVT
limites

qui nous font retourner dans le domaine expérimental

compter - mesurer

dénombrer (une dimension): une population, le nombre de cellules d'un organisme

incertitude

mesurer (2 dimensions et plus): un volume sanguin, le volume crânien d'un australopithèque, la surface corporelle d'un individu

classer

faire une liste de paramètres, leur affecter un poids puis réaliser un classement: classer les êtres vivants, classification évolutive, cladogénèse

principes

(toute classification repose sur des principes non définitifs, parfois cachés)

modéliser - prévoir

trouver une loi mathématique qui décrive un phénomène naturel:

  • accroissement d'une population
  • répartition des caractères dans une descendance
  • répartition d'une maladie dans une population
  • ...
paradigme dominant

(tout modèle biologique dépend d'une compréhension du vivant, d'une philosophie, profondémment ancrée dans l'histoire)

* les mathématiques dépassent les SVT (les sciences expérimentales en général) parce que leur objet est abstrait (ce sont les dimensions des objets naturels) alors que l'objet des sciences de la nature est un objet concret, sensible (qui dépend des sens). Ainsi quand un mathématicien énonce une propriété certaine comme 2+2=4 (dans un système donné avec un opérateur clairement défini pour une base précise), l'enseignant de SVT ne peut que proposer une théorie (ou plus fréquemment un modèle) comme par exemple la théorie cellulaire (tout être vivant est composé de cellules est uniquement de cellules).

Addenda de fin de TPE:
Le fait d'avoir travaillé quelques semaines (en fait quelques heures) avec des collègues de mathématiques est évidemment enrichissant, même si, du point de vue pédagogique, et donc du point de vue politique, on puisse affirmer que c'est un incontestable gâchis de compétences. La rentabilité d'un enseignant en cours de TPE est extrêmement faible... la république a-t-elle des moyens de s'offir ce luxe ? (A mon avis non). Dire que l'on est globalement satisfait est faux. Les élèves et nous-même y avons trouvé des satisfactions mais elles sont bien en deça des attentes réciproques.
3 TPE ont été réalisés:
* La cale sèche, un chantier béton: les élèves, déterminés à travailler sur le chantier de la cale sèche de Concarneau, ont découvert les propriétés de la roche artificielle qu'est le béton et ont utilisé l'outil mathématique sur le chantier pour suivre le bétonnage d'un panneau de paroi moulée. Les mathématiques étaient ici un outil pour le technicien et l'ingénieur-béton du chantier (qu'ils ont interviewé).
* la drépanocytose: modéliser la répartition de deux allèles associés à la chaîne bêta de l'hémoglogine humaine à partir de données épidémiologiques sur le continent africain... une découverte des lois de l'équilibre de Hardy-Weinberg et une étude critique de leur emploi en biologie.
* la croissance de Lactobacillus du yaourt: monter une expérience qui puisse permettre de suivre la croissance d'une population bactérienne de Lactobacillus bulgaricus lors de la fabrication artisanale de yaourt, en faisant varier la population initiale et la température.... la découverte de la méthode expérimentale, des problèmes techniques, de la notion d'incertitude. Exploitation mathématique des résultats obtenus. Le comptage a été réalisé à partir de lames Kova.


J'espère ainsi alimenter le débat épistémologique commencé par Guy Rumelhard dans son article: Le rôle créateur des mathématiques en sciences de la vie, Biologie-Géologie n°4-2001, 715-729. Je me retrouve un peu dans la référence à Bachelard (p 717-718): « les mathématiques jouent un rôle d'opérateur... elles construisent les observations, en opérant comme le scalpel du chirurgien... le travail intellectuel est analogue au travail technique: on peut dire que le concept est un outil qui permet de séparer, relier, relancer. Réciproquement, le travail technique implique un travail intellectuel...» (retour texte)