Auteur : Cédric RAGOT, Lycée Lalande, Bourg-en-Bresse
Les élèves ont travaillé en cycle 4 (Lien vers le BO), des notions d’évolution de la biodiversité et notamment :
- L’apparition et la disparition d’espèces au cours du temps
- La diversification
- L’existence de crise de la biodiversité (souvent illustrée par la crise Crétacé/Paléocène)
- L’existence de fossiles permettant d’attester cette évolution
On voit souvent dans les manuels scolaires des images créées pour illustrer des paléoenvironnements du Mésozoïque ou Cénozoïque. Certaines sont dorénavant générées par des outils d’IA. Ces images sont-elles fiables d’un point de vue scientifique ? Représentent-elles une réalité ? Comment peut-on évaluer les 2 points précédents ? (d’où l’idée de construction d’un outil de métacognition)
BO spécial du 22 Janvier 2019
La biodiversité change au cours du temps
Connaissances
L’étude de la biodiversité du passé par l’examen des fossiles montre que l’état actuel de la biodiversité correspond à une étape de l’histoire du vivant. Ainsi, les organismes vivants actuels ne représentent-ils qu’une infime partie des organismes ayant existé depuis le début de la vie.
Les crises biologiques sont un exemple de modification importante de la biodiversité (extinctions massives suivies de diversification).
Capacités
Étudier l’évolution de la biodiversité durant la crise Crétacé-Paléocène notamment avec le groupe des archosauriens.
Compétences
- Recenser, extraire et organiser des informations
- Utiliser des outils numériques (Traitement de texte, IA générative)
- Communiquer dans un langage scientifiquement approprié (écrit, numérique)
- Faire preuve d’esprit critique
Compétences du CRCN
Document de référence : https://eduscol.education.fr/document/20389/download
- Domaine 1 : Informations et données
- Compétence 1.1 Mener une recherche
- Compétence 1.2 Gérer des données
- Domaine 3 : Création de contenus
- Compétence 3.2 Développer des documents multimédia
- Domaine 4 : Protection et sécurité
- Compétence 4.2 Protéger les données personnelles et la vie privée
Objectifs de l’activité
- Comprendre l’évolution des paléoenvironnements terrestres et marins, avant et après la crise Crétacé-Paléocène. Définir la notion de crise biologique.
- Développer un esprit critique face aux images générées par IA, en s’appuyant sur des arguments scientifiques
- Construire un outil de métacognition réutilisable (tableau d’évaluation) pour une nouvelle génération d’images par IA.
Durée totale : 3 h
Déroulement de la séquence (2 séances de 1 h 30, en demi-classes, groupes de 3 ou 4 élèves)
La 1ère séance débute par une phase de mise en situation sous forme d’un document. Celui-ci présente les origines de la crise Crétacé/Paléocène à savoir une activité volcanique intense en Inde (-68 à -64 Ma) et l’impact d’une météorite au Mexique à – 66 Ma environ. Le problème recherché est le suivant : « On cherche à comprendre l’impact que la crise Crétacé/Paléocène a eu sur la biodiversité ».
Séance n°1
1ère partie : Génération d’images illustrant la crise Crétacé /Paléocène, à l’aide d’une IA générative
1. Listez au brouillon, vos propres connaissances sur la crise étudiée (collège cycle 4 et culture personnelle), en milieu terrestre et marin.
2. À l’aide de la fiche méthodologique proposée, rédigez un prompt destiné à une IA générative, dans le but de générer des images illustrant la biodiversité :
- durant les périodes d’avant et après crise en choisissant des dates précises pertinentes,
- en milieu terrestre OU en milieu marin,
- En s’appuyant sur les éléments listés précédemment pour préciser le prompt.
Fiche méthodologique « Utiliser une Intelligence artificielle générative »
FAIRE VÉRIFIER LES PROMPTS PAR LE PROFESSEUR
3. Ouvrez l’outil de génération d’image de l’IA générative puis tapez le prompt vérifié au préalable. Commencez à construire un compte-rendu numérique dans lequel vous devez copier/coller le prompt, les images générées et les éventuelles remarques faites par l’IA. Enregistrez le document créé.
Exemples de productions obtenues
L’ensemble des productions « élèves » ont été déposées sur un Pad prévu à cet effet pour une consultation ultérieure.
2ème Partie : Exploitation de données scientifiques concernant la crise Crétacé/ Paléocène
1. À partir de l’exploitation des documents proposés, rédigez un texte argumenté pour expliquer l’évolution de la biodiversité au cours de la crise Crétacé/Paléocène, selon les environnements étudiés précédemment.
2. Proposez ainsi une définition de ce qu’est une « Crise biologique ».
MISE EN COMMUN
Exemples de productions suite à la 2ème partie
Séance n°2
La mise en commun a été réalisée de façon orale. Un document de correction d’exploitation des documents a été distribué aux élèves :
Argumentaire sur l’évolution de la biodiversité avant et après la crise Crétacé-Paléocène - Éléments de correction
En milieu terrestre
1. Biodiversité avant la crise
- (doc 1) On constate un nombre important de genre de dinosaures (maximum de 28 à – 74 Ma) dont les tyrannosaures et les stégosaures. Ce nombre diminue à partir de – 67 Ma (Régression). On constate une augmentation significative (diversification, jusqu’à 40 genres) du nombre de genres de mammifères vers cette même date, qu’on peut mettre en corrélation avec la régression des genres de dinosaures (relation de prédation qui disparait)
- (doc 2) On constate que les oiseaux apparaissent vers – 63 Ma. Le nombre de famille augmente légèrement avant le crise
- (doc 3 ) On constate que les crocodiles, lézards/serpents et tortues sont apparus au cours du Trias (entre – 250 et – 200 Ma) avec une augmentation de nombre de familles à la fin du Jurassique (sauf pour Serpents et lézards pour lesquels, le nombre diminue. On augmentation du nombre de famille s’opère peu avant la crise (peu d’évolution pour les crocodiles).
- (doc 4) On constate une diversité importante durant le Crétacé au niveau de la végétation avec la présence de tous les groupes de gymnospermes présentés. On observe une amorce de diminution pour l’ensemble des groupes et surtout pour les ptéridospermales, les caytoniales et les bennettitales
2. Biodiversité après la crise
- (doc 1) On constate que les dinosaures disparaissent complètement lors de la crise (extinction totale) ; le nombre de genre de mammifères diminue lors de la crise puis réaugmente fortement ensuite (jusqu’à 50 genres à – 62 Ma)
- (doc 2) On constate le nombre de famille diminue lors de la crise, puis on observe une augmentation très importante après crise (jusqu’à 136 familles peu de temps après la crise) d’où une diversification importante
- (doc 3 ) On constate une confirmation de l’augmentation du nombre de familles de serpents/lézards et tortues après la crise (jusqu’à 20 familles) alors que pour les crocodiles, le nombre reste stable.
- (doc 4) On constate une disparition des groupes qui étaient déjà en déclin avant crise (les ptéridospermales, les caytoniales et les bennettitales). Les autres groupes subsistent à la crise avec une diversité moins importante et notamment pour les Ginkgopsida
En milieu marin
1. Biodiversité avant la crise
- (doc 5) On observe une augmentation du nombre de familles d’ammonites (depuis - 247.5 Ma jusqu’à – 104 Ma environ) puis diminue de façon conséquente jusqu’à la crise.
- (doc 6) On constate que le nombre de familles de chondrichtyens présentes est de 44 et de 50 pour les familles de poissons osseux. Ces familles sont donc présentes lors du Crétacé
- (doc 7) A partir de différents gisements fossilifères, on observe que certains genres de rudistes présents lors du Crétacé disparaissent avant la crise ( à – 69 Ma et – 66 Ma), certains genres perdurent jusqu’à la crise
2. Biodiversité après la crise
- (doc 5) On observe une diminution puis une disparition complète des familles d’ammonites après la crise
- (doc 6) On constate que le nombre de familles de chondrichtyens éteintes est de 8 soit 18 % d’extinction (attention 18 % des familles correspond tout de même à 90 % des espèces disparues !) et de 6 pour les familles de poissons osseux soit 12 %. Ces familles perdurent donc après crise mais avec une perte conséquente d’espèces
- (doc 7) Les genres de rudistes encore présent à la fin du Crétacé disparaissent totalement lors de la crise
Définition de ce qu’est une crise biologique à partir de l’exploitation des documents :
Une crise biologique est donc marquée par des modifications profondes de la biodiversité, avec des disparitions massives d’espèces (ou familles ou genres) suivie d’une diversification rapide d’autres espèces. Une crise affecte tous les milieux (marins et terrestres)
3ème Partie : Analyse critique des images générées par l’IA
1. Observez les images générées par l’IA et listez toutes les remarques critiques qui vous viennent à l’esprit.
2. Dégagez ainsi 3 critères minimum ou plus, permettant d’évaluer la qualité des images générées. S’aider du document mis à disposition (« Qu’est-ce qu’un critère d’évaluation ? »)
3. Complétez le tableau préconstruit pour évaluer l’utilisation de l’IA génératives d’images : Ajoutez les critères d’évaluation retenus et apportez des précisions pour chaque niveau de fiabilité, pour chaque critère.
MISE EN COMMUN ET DEBRIEFING
Exemples de productions obtenues
En fin de séance, plusieurs productions ont été diffusées au tableau et commentées par leurs auteurs. Les élèves ont justifié leurs choix de critères. La mise en commun a permis de dégager 3 critères essentiels pour évaluer une image générée par l’IA : Le réalisme des images, l’exactitude des éléments proposés par l’IA en lien avec les données scientifiques, l’aptitude de l’IA a respecté le prompt.
Analyse de la séquence
- 1ère partie : La mobilisation des acquis au brouillon est relativement faible ; les prompts créés sont plutôt de bonne qualité respectant la structuration proposée par la fiche méthodologique. Les élèves omettent souvent de donner des précisions temporelles (périodes précises, dates). Certains oublient le milieu sur lequel ils veulent travailler.
- 2ème partie : L’exploitation des documents proposés et l’argumentation qui en découle sont souvent incomplète. La plupart du temps, la lecture des graphiques et des tableaux manque de données chiffrées. Le document concernant l’évolution de la végétation est très souvent sous-exploité. La mise en commun permet de façon efficace de dégager l’ensemble des arguments présentés dans les documents.
- 3ème partie : Les élèves produisent des critiques souvent pertinentes des images générées par l’IA. Ils mettent facilement en évidence les anomalies liées aux espèces présentes et à la temporalité. Ils observent facilement les biais et hallucinations produites par l’IA. Les élèves n’ont cependant pas assez pris en compte les arguments scientifiques découverts précédemment pour obtenir une analyse fine. Les productions de tableaux d’évaluation sont très variées, certaines de très bonne qualité. Plusieurs groupes ont produit un tableau qui ne peut être utilisé que pour le sujet traité alors qu’il était demandé de dégager des critères plus larges, permettant d’utiliser l’outil créé pour une prochaine production sur un autre sujet.
Ce scénario pédagogique a ainsi permis de traiter les objectifs du programme de SVT de 2nde (Crises biologiques) tout en contribuant à développer l’esprit critique des élèves : ils ont pu s’interroger sur la fiabilité des images générées par IA. Il répond ainsi aux recommandations de l’Éducation aux médias et à l’information. Cela leur a aussi permis de prendre conscience des enjeux éthiques et environnementaux liés à l’utilisation de cet outil.
Il est à noter que la séquence nécessite un investissement conséquent de l’enseignant pour gérer les aspects techniques et pédagogiques en classe. Elle se révèle assez chronophage.
Retours d’expérience « élèves »
- Modèle du formulaire généré dans l’ENT Région AURA et mis à disposition des élèves :
- Éléments de réponses donnés par les élèves pour les 3 premières questions (27 réponses, échantillonnage faible, sur 1 classe de 2nde) :
- Éléments de réponses donnés par les élèves pour la 4ème question (réponse libre ) :
« Cet outil d’évaluation permet de dégager des critères qui servent à poser des limites à l’utilisation de l’IA. Celle-ci n’est en partie pas fiable. »
« il permet de vérifier la qualité et le réalisme de l’image pour ne pas avoir de fausses données. »
« C’est pour voir la fiabilité des images générées. Comme cela a été dit les images sont plus orientées du côté artistique que scientifique. »
« L’’IA est une intelligence artificielle possédant un savoir hors norme. Celle-ci ne respecte pas tout ce qu’on lui demande (tout dépend des précisions et de la formulation de notre demande). L’IA ne peut être uniquement bien utilisé si un humain est là pour la superviser. D’où l’intérêt de l’outil d’évaluation »
« Pour pouvoir avoir un regard critique pour ne pas oublier qu’il y a un taux de fiabilité qui n’es pas à 100% et donc ne pas toujours faire confiance aux intelligences artificielles »
« pour nous montrer que les images ou textes que peut produire une IA ne sont pas forcément des choses réelles donc que cela peut être un danger car certaines informations peuvent être fausses. »
« Cela sert à se questionner sur l’image générée et à mesurer la fidélité du rendu une fois l’image créée »
Points de vigilance
- La séquence a été menée avec des groupes de TP de 2nde (18 élèves) ce qui facilite grandement sa mise en œuvre et l’aide apportée aux élèves.
- La séquence repose sur l’utilisation de divers outils numériques. Un dysfonctionnement de l’un de ces outil peut perturber le déroulement de l‘une des séances. Malgré une évolution technique constante toutes les IA ne se valent pas pour générer des images de qualité. L’utilisation des ENT restent la solution la plus fiable pour la récupération et les échanges des productions réalisées par les élèves.
- Il est nécessaire de bien vérifier les prompts des élèves avant utilisation de l’IA, de façon à contrôler qu’ils ne divulguent pas d’informations personnelles les concernant. Ce point permet de s’inscrire dans le respect de la RGPD. De même une vigilance doit être portée sur le fait que certains ont tendance à vouloir converser avec l’IA pour améliorer leurs prompts, ce qui n’était pas demandé ici.
