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L’étude des mauvaises herbes envahissantes à l’aide de Google Earth et des wikis

Par Lisa Blank, Heather Almquist, Logan Mannix, Jennifer Estrada, Jeff Crews et Sarah Halvorson

Traduction par Hubert Vachon

Nous connaissons tous Google Earth, ce programme d’imagerie satellite qui nous permet de survoler n’importe quel coin du globe et d’examiner « des galaxies éloignées aux fosses de nos océans ». Avec un peu de recul, on réalise qu’un outil aussi polyvalent peut être utilisé à l’échelle locale pour étudier la propagation des espèces envahissantes dans une région donnée.

C’est exactement ce que le GooWi Explorers Project de l’Université du Montana a fait. Ce projet a mis au défi aux enseignants de mettre en place des projets de recherche avec leurs élèves afin d’étudier un changement environnemental dans leur communauté. Partout dans l’Ouest américain, les mauvaises herbes envahissantes posent d’importants problèmes environnementaux. Introduites délibérément ou accidentellement au cours des derniers siècles, ces plantes exotiques et envahissantes supplantent les plantes indigènes, compromettent les cultures et les pâturages, et modifient de façon significative la qualité des habitats sauvages.

L’article suivant décrit un projet sur la propagation des mauvaises herbes nuisibles réalisé dans le cadre d’un cours de biologie de 1re secondaire au Montana. Les enseignants ont été formés à utiliser Google Earth, pour analyser et afficher des données spatiales et temporelles, et les wikis, pour organiser le contenu, développer des présentations Web et engager les élèves dans de véritables projets collaboratifs de recherche scientifique soumis à la révision de leurs pairs. Nous avons résumé les étapes nécessaires pour que les enseignants intéressés puissent lancer leurs étudiants dans de tels projets de recherche. Les élèves ont choisi les plantes envahissantes, sujet très pertinent, mais il est possible d’utiliser les ressources mises de l’avant pour étudier tout sujet lié à l’environnement qui comporte des dimensions spatiales et temporelles, comme les changements climatiques, la biodiversité, les habitudes migratoires, l’éclosion des bourgeons, la dynamique des populations, etc.

 

Les mauvaises herbes envahissantes au Montana

Pour lancer le projet, les élèves ont identifié sept espèces de mauvaises herbes envahissantes observables dans leur comté : le chardon des champs (Cirsium arvense), la tanaisie vulgaire (Tanacetum vulgare), la linaire à feuilles larges (Linaria dalmatica), la cynoglosse officinale (Cynoglossum officinale), l’euphorbe ésule (Euphorbia esula), la centaurée maculée (Centaurea maculosa) et le cranson dravier (Lepidium draba).

En équipe de deux, les élèves ont mené une recherche sur la mauvaise herbe de leur choix, ont rédigé une page wiki qui présente l’information recueillie et ont créé un graphique Excel qui expose la vitesse de propagation de la plante au Montana. Ils ont également créé deux visites commentées avec Google Earth, l’une qui montre son aire de répartition naturelle et les lieux de son introduction au Montana et aux États-Unis, l’autre qui montre les comtés infestés à travers le temps. Les sept équipes ont ensuite comparé leurs résultats pour déterminer quelles mauvaises herbes  sont arrivées en premier et lesquelles se sont propagées le plus rapidement.

Les wikis

Les élèves ont tout d’abord créé une page et des dossiers wiki pour la classe dans lesquels ils ont rassemblé l’introduction et la méthodologie de recherche, ainsi que les données recueillies. Les wikis sont des sites Web collaboratifs où les utilisateurs peuvent ajouter du contenu et le modifier. L’apprentissage collaboratif implique le travail en équipe et la communication. Il introduit des facteurs sociaux et contextuels qui jouent un rôle clé dans l’acquisition du savoir par les élèves. De plus, la création de wikis les aide à maintenir leur concentration sur des sujets abstraits et montre concrètement l’étendue et la précision de leurs connaissances.

Bien qu’il existe plusieurs fournisseurs de wikis, tels Wikispaces et PBworks, nous avons choisi PBworks pour ce projet, car il ne limite pas la taille des fichiers pouvant être téléversés. Pour créer un wiki PBworks, rendez-vous au www.pbworks.com (en anglais seulement) et cliquez sur « Get started with a free version of PBworks now », puis sur « PBworks for education ». Ensuite, créez un compte avec le nom d’utilisateur et le mot de passe qui vous serviront à vous connecter. Enfin, donnez l’accès au wiki à vos élèves en ajoutant leurs adresses courriel avec l’option « Invite more people » du menu de droite.

Note to Greenteacher : The method of creating a PBworks wiki changed in the last weeks. The translation above is of the original English text and the translation below is with the new creation method.
Bien qu’il existe plusieurs fournisseurs de wikis, tels Wikispaces et PBworks, nous avons choisi PBworks pour ce projet, car il ne limite pas la taille des fichiers pouvant être téléversés. Pour créer un wiki PBworks, rendez-vous au www.pbworks.com (en anglais seulement) et cliquez sur « Get started », sur « EDUHub » puis sur « Basic ». Ensuite, créez un compte avec le nom d’utilisateur et le mot de passe qui vous serviront à vous connecter. Enfin, donnez l’accès au wiki à vos élèves en ajoutant leurs adresses courriel avec l’option « Invite more people » du menu de droite.

Lorsque l’on ajoute des nouveaux utilisateurs dans PBworks, on leur attribue la fonction writer, editor ou reader. Les writers peuvent voir et modifier les pages; les editors, voir, éditer, déplacer et effacer les pages et les dossiers. Nous avons donné à tous les élèves du projet la fonction writer pour éviter qu’ils effacent accidentellement le contenu de leurs camarades.

Ils ont créé des dossiers wikis intitulés « Données », « Introduction », « Méthodologie » et « Résultats et conclusions ». Dans le dossier « Données », les équipes ont aménagé des sous-dossiers pour chacune des sept mauvaises herbes envahissantes étudiées et ont ensuite organisé leurs données dans le wiki avec leur propre mise en page. Pour élaborer le wiki de leur plante, ils ont effectué des recherches Internet et rassemblé toutes les sources utilisées au format APA dans la bibliographie de la classe.

Google Earth

Chaque équipe a créé une visite commentée avec Google Earth pour transmettre l’information colligée sur leur plante envahissante. Ils ont placé des repères et des infobulles, intégré des photos et des liens Web, et sélectionné des points de vue.

Google Earth est un outil particulièrement bien adapté pour enseigner aux élèves l’évolution dans le temps et l’espace de processus physiques et biologiques. De plus, il s’est révélé efficace à leur compréhension de la relation entre la biodiversité et la couverture terrestre. Les élèves ont ainsi renforcé leurs connaissances et leurs habiletés en géographie, tout en développant leur esprit critique face aux preuves et aux explications scientifiques.

Google Earth nécessite une bande passante élevée (un haut débit de transfert de données) pour fonctionner adéquatement. Si votre école ne dispose pas d’une bande passante assez puissante, le temps de traitement sera très long, tant pour votre classe que pour les autres utilisateurs du réseau. Les élèves devront donc attendre un temps considérable pour que les images satellites s’affichent. Une vitesse de réseau de 500 à 700 ko, avec une moyenne de 50 ko par seconde, devrait suffire. Renseignez-vous auprès de l’administrateur réseau de votre école avant d’utiliser Google Earth.

Pour créer leur visite commentée dans Google Earth, les élèves ont commencé par choisir le nombre et la position des repères et rédiger le contenu à mettre dans les infobulles. Ils ont ensuite placé leurs repères dans Google Earth et ont inséré le contenu en trois étapes simples : ils ont entré les coordonnées d’un lieu ou l’ont trouvé à l’aide de la carte, ils ont cliqué sur la punaise pour marquer le repère, puis ils ont inséré le texte désiré. C’est seulement lorsque tous les repères sont créés qu’une visite commentée peut être mise sur pied; celle-ci transportera les visiteurs d’un repère à l’autre, selon la volonté des élèves qui l’ont élaborée.

Si vous désirez en apprendre plus, consultez l’excellent tutoriel mis en ligne par Google Earth Solidarité sur la création de visites commentées Google Earth. Vous pouvez le trouver au www.google.com/earth/outreach/tutorials/kmltours.html (vidéo en anglais).

 

L’utilisation de l’Invaders Database System

Afin de déterminer le moment où les différentes mauvaises herbes ont infesté les comtés du Montana, les élèves ont utilisé l’Invaders Database System de l’Université du Montana (http://invader.dbs.umt.edu/, en anglais seulement), une base de données répertoriant les plantes et les mauvaises herbes envahissantes ainsi que leurs aires de répartition dans le nord-ouest des États-Unis. Ils ont ensuite vérifié l’information obtenue avec le Consortium of Pacific Northwest Herbaria (www.pnwherbaria.org/, en anglais seulement).

Pour les enseignants qui résident aux États-Unis, mais à l’extérieur de cette région, le US National Invasive Species Information Center (www.invasivespeciesinfo.gov/plants/database.shtml, en anglais seulement) offre des données analogues. Pour ceux qui résident ailleurs qu’aux États-Unis, la Global Invasive Species Database (http://www.iucngisd.org/gisd/, en anglais seulement) est une base de données à consulter. Elle dispose, par exemple, d’informations sur 243 espèces envahissantes au Canada et présente leur distribution par province.

Pour notre projet, l’équipe du GooWi Explorers Project a transformé un fichier de formes SIG (système d’information géographique) des comtés du Montana, obtenu de la Montana Geographic Information Clearing House de la Montana State Library (http://nris.mt.gov/gis/, en anglais seulement), en fichier de superposition Google Earth au format kmz. Les élèves ont ensuite utilisé le fichier de superposition pour cartographier la propagation temporelle des espèces envahissantes. Pour ce faire, ils ont modifié la couleur des polygones des comtés pour indiquer la présence, à un temps donné, des mauvaises herbes. Le site Web du projet GooWi offre un tutoriel pour ceux qui voudraient créer leur propre fichier de superposition Google Earth à l’adresse suivante : http://www.spatialsci.com/goowi/index.php/sID/39e843b4/fuseaction/ researchResources.cms.htm (en anglais seulement).

Les élèves ont créé des graphiques Excel pour montrer le nombre de comtés infestés en fonction du temps. Ils ont choisi le titre, les échelles (et ses valeurs) et les couleurs de leurs graphiques linéaires. La majorité des équipes ont également dressé un tableau récapitulatif pour présenter plus d’information.

Plusieurs élèves ont été surpris par les inexactitudes du Consortium of Pacific Northwest Herbaria; il indiquait, par exemple, que la cynoglosse officinale ne se retrouvait pas dans leur comté, même si tous les élèves l’avaient déjà vue. Cette constatation a fait ressortir l’importance de valider les données contenues dans les banques de données scientifiques.

Pour leur analyse finale, les sept équipes ont mis leurs données en commun et ont créé des graphiques qui mettaient trois éléments en évidence : les mauvaises herbes qui se propagent le plus rapidement (le nombre de comtés infestés en fonction du nombre d’années de propagation), celles qui sont présentes au Montana depuis plus longtemps et celles qui ont infesté le plus grand nombre de comtés de l’État. Les élèves ont mis sur pied une page wiki distincte pour exposer leurs résultats, leurs recommandations et leurs conclusions. Parmi ces conclusions, ils ont exprimé leur préoccupation face aux lacunes trouvées dans les bases de données, ils ont relevé l’incidence qu’une surveillance inadéquate des mauvaises herbes pourrait avoir sur leur analyse de la vitesse de propagation et ils ont apporté de nouvelles questions de recherche sur les répercussions des mauvaises herbes dans les comtés infestés, au-delà de leur simple présence ou absence.

Une fois le projet terminé, l’équipe GooWi a jumelé nos élèves à ceux d’une autre classe participante. Ainsi, chaque classe a révisé un autre projet. La fiche de révision par les pairs (GooWi Project Review Form, en anglais seulement sur leur site Internet), élaboré par les responsables du GooWi Project, a servi de guide pour ce processus, qui s’est avéré fructueux lorsque fait en groupe. Les élèves ont eu besoin d’aide pour comprendre et réviser l’analyse des données : ils ne comprenaient pas le terme « analyser », avaient de la difficulté à distinguer les résultats des conclusions et accordaient plus d’importance à la qualité de la présentation qu’aux preuves et aux raisonnements. La révision par les pairs a donc permis aux enseignants d’aborder ces concepts avec leurs élèves.

Text in the box : Comment lancer votre propre projet sur les plantes envahissantes en classe

  1. Lancez un défi à vos élèves : trouver quelles mauvaises herbes nuisibles sont présentes dans votre région.
  2. Visitez la Global Invasive Database (ou toute autre ressource) afin d’étudier la propagation des plantes dans le temps et l’espace.
  3. Présentez Google Earth comme un outil que les élèves peuvent utiliser pour présenter la vitesse de la propagation et le chemin que suit celle-ci.
  4. Créez une page wiki pour la classe dans laquelle les élèves pourront organiser et partager leurs découvertes et leurs conclusions de recherche.

Difficultés rencontrées

Nous avons eu besoin de cinq semaines pour compléter le projet, soit plus que prévu. À l’avenir, nous collaborerons avec un professeur de langue pour aider les élèves qui ont de la difficulté en matière de rédaction technique et de structure des idées Un meilleur encadrement des équipes améliorera la qualité du projet et permettra d’épargner du temps dans l’élaboration du contenu des wikis et des infobulles de Google Earth.

De plus, au début, les élèves étaient dépassés par l’interprétation de bases de données aussi vastes. Afin de les familiariser aux outils utilisés, nous vous recommandons de commencer le projet par la recherche en classe sur une espèce. Les équipes qui font preuve de patience lorsqu’elles se butent contre des problèmes technologiques sont plus productives et à même de tirer avantage de Google Earth et des wikis. Astuce : placez dans chaque équipe un élève qui a déjà fait preuve de détermination lorsqu’il doit faire face à des imprévus.

 

Résultats

L’utilisation d’images satellites comme outil de présentation, pour les élèves qui compilent les données et effectuent la recherche, permet d’intégrer la technologie comme outil éducatif que les élèves peuvent ensuite utiliser pour répondre aux questions qu’ils se posent sur leur environnement. Ils peuvent également s’en servir pour approfondir leur compréhension sur une foule de concepts liés aux sciences de l’environnement, car le changement, ou la stabilité, dans le temps est un élément central des problématiques environnementales.

La combinaison de la recherche à la création de cartes, puis leur diffusion à un auditoire élargi sur Internet, motive les élèves. Ils se sentent impliqués dans le processus de recherche, car ils collectent de l’information sur un sujet important pour leur communauté. Ils ont appris à vérifier leur information à l’aide de nombreuses sources crédibles et à constituer une bibliographie. Ils ont aussi pris conscience des limites des données lorsque celles-ci entraient en conflit avec leurs observations. Ils peuvent également comparer leurs résultats pour répondre à des questions plus vastes, et leurs synthèses mènent à de nouvelles interrogations sur les changements environnementaux.

Globalement, les élèves ont acquis des compétences dans plusieurs domaines. Ils se sont posé une question vérifiable sur un problème environnemental d’intérêt public, puis y ont répondu. Ils ont utilisé Internet pour conduire leurs recherches, Excel pour créer des graphiques et analyser leurs données, les dossiers wikis pour organiser l’information et les pages wikis pour la présenter. Ils ont appris comment créer dans Google Earth des repères et des infobulles avec du texte, des images et des liens Internet. Ils y ont également incorporé et manipulé des fichiers de superposition graphique afin de représenter visuellement la propagation des mauvaises herbes dans le temps. Une des fonctionnalités des wikis, les commentaires, n’a pas été utilisée par les élèves. Nous espérions qu’ils s’en serviraient pour discuter de collecte, d’analyse et de présentation des données, mais ce n’est pas vraiment utile lorsqu’on peut facilement et rapidement interagir en personne.

La recherche environnementale, celle qui mène à de nouveaux savoirs, est rare dans les cours de sciences du secondaire. Grâce à ce projet, les élèves ont travaillé en équipe, ont procédé à la révision de leurs pairs et ont appris à utiliser les wikis pour organiser le contenu et développer des présentations Web. Ils ont pu mieux comprendre les aspects intellectuels, techniques et sociaux d’un milieu de travail. Mais ils ont surtout démontré que des jeunes de leur âge peuvent mener à bien des projets de recherche scientifique lorsqu’ils partent d’une question de recherche qui les concerne et qu’ils bénéficient du support nécessaire. Grâce au projet GooWi Explorers, les élèves ont fait leurs premiers pas vers la compréhension des aspects fondamentaux de la recherche, ont développé leurs aptitudes à utiliser des outils technologiques et ont amélioré leurs connaissances sur les problématiques environnementales qui touchent leur collectivité.

 

Ressources électroniques (en anglais seulement) :
GooWi : www.spatialsci.com/goowi
Télécharger Google Earth : www. http://www.google.com/earth/download/ge/agree.html
PBWorks : www.pbworks.com
Wikispaces pour enseignants : www.wikispaces.com
UM Invader Database System : http://invader.dbs.umt.edu/
US National Invasive Species Information Center : http://www.invasivespeciesinfo.gov/ plants/databases.shtml
Global Invasive Species Database : http://www.iucngisd.org/gisd/

 

La propagation de l’euphorbe ésule (1923-2010)

Les élèves peuvent représenter la propagation des mauvaises herbes grâce à la superposition graphique de polygones géoréférencés représentant les comtés dans Google Earth. Chaque polygone rouge désigne un comté infesté par l’euphorbe ésule. Les élèves ont créé une superposition graphique des comtés pour chaque décennie, de 1923 à 2010, dernière année où des données étaient disponibles.

La présence de la mauvaise herbe a été signalée pour la première fois en 1923. Nous avons ajouté cinq cartes pour montrer aux lecteurs un exemple de la vitesse à laquelle l’euphorbe ésule s’est propagée au Montana. Ces cartes ont permis aux élèves de déterminer que la propagation la plus rapide a eu lieu entre 1985 et 1990, même si les périodes de 1945 à 1950 et de 1960 à 1965 ont également atteint un taux de propagation élevée. En 2010, tous les comtés affirmaient être infestés par cette plante.

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Lisa Blank est professeure en éducation des sciences à l’Université du Montana. Heather Almquist est professeure-chercheure à l’Université du Montana. Logan Mannix enseigne la science au secondaire à Helena, au Michigan, mais enseignait à Philipsburg lorsque ce projet a eu lieu. Jennifer Estrada enseigne l’anglais au secondaire à Chino Valley, en Arizona. Jeff Crews est président de SpatialSci, Inc., une compagnie basée au Montana qui offre des formations sur les systèmes d’information géographique aux professeurs du primaire et du secondaire. Sarah Halvorson est professeure de géographie à l’Université du Montana. Leur projet fut soutenu par la National Science Foundation, subvention no 135467.

Hubert Vachon est un étudiant au baccalauréat en traduction professionnelle à l’Université de Sherbrooke, au Québec.

Ce qui précède est une traduction de « Exploring Invasive Weed Species using Google Earth and Wikis? » qui a été publié en Teaching About Invasive Species.