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la classification et l’évolution Enseigner au collège la classification et l’évolution avec PHYLOGENE Cette formation a pour objectif de faire découvrir comment les fonctionnalités de phylogène permettent d’atteindre un certain nombre des objectifs de l’enseignement de l’évolution au collège. Je vais tenter de faire percevoir le sens de ces fonctionnalités imaginées pour répondre au défit de l’enseignement de l’évolution en collège.

Le téléchargement et l’installation Le téléchargement nécessite une inscription préalable pour recevoir les annonces: de mises à jour du logiciel de mises en ligne de nouvelles collections http://acces.inrp.fr/evolution/logiciels/phylogene/telechargement-enseignants Bien insister sur l’inscription préalable pour avoir accès aux informations de mise à jour des collections et de l’exécutable. La version élève est la même que la version de base du professeur

Le téléchargement et l’installation Le fichier téléchargé est un fichier compressé. Il convient donc de la décompresser avec un décompacteur (WinZip, Winrar, 7zip…). La décompression peut se faire n’importe où . Deux possibilités à prendre en compte: Téléchargement de la version de base téléchargement des collections Vous devez obtenir une arborescence telle que celle présentée ci-contre: Les problèmes peuvent provenir d’une archive corrompue au moment du téléchargement. (les décompacteurs ne se comportent pas de la même façon , certains poursuivent le décompactage, d’autres interrompent) Précision sur le décompacteur qui ne donne pas toujours le même résultat (Win ZIP, 7zip, WinRAR…) Bien vérifier les structure des dossiers Pas de problème à priori avec les systèmes d’exploitation (Windows 98, Windows XP, Windows Vista) Attention aux définition d’écran qui masquent parfois une partie des commandes (la commande vérifier lors de la construction du tableau par exemple) A priori pas de problème pour le fonctionnement sur serveur.

Le contexte pédagogique Au collège Classification et histoire évolutive (sixième) Renouvellement des faunes et des flores au cours du temps (troisième) Places des fossiles dans la classification Cinquième et quatrième) Etablissement de liens de parenté (troisième) Au lycée Unité du monde vivant (seconde) Place de l’Homme dans l’évolution (première L) Parenté entre êtres vivants actuels et fossiles (terminale S)

Le contexte scientifique Les bases de la cladistique Les caractères et les états de caractère Le sens d’une classification emboîtée Le sens d’un arbre de parenté  Le statut et les attributs de l’ancêtre commun La place des fossiles dans la classification Les points présentés ici sont loin d’être suffisant pour l’enseignement de l’évolution mais ce sont les points qui constituent la base scientifique minimale pour exploiter pleinement les fonctionnalités du logiciel.

Les bases de la cladistique Le contexte scientifique Les bases de la cladistique « La cladistique vise à reconstruire la phylogénie d’un taxon par distinction, au sein d’un caractère, de l’état primitif de l’état dérivé. » « Seuls les états dérivés partagés sont des signes d’apparentement exclusif. Les regroupements sur la base d’états dérivés partagés conduisent à la création de groupes monophylétiques. » Classification phylogénétique du vivant (Guillaume Lecointre, Hervé Leguyader. Ed BELIN)

Les caractères et les états de caractère Le contexte scientifique Les caractères et les états de caractère La polarisation des caractères est une étape préalable à l’établissement de toute phylogénie. Elle consiste à définir l’état primitif et le ou les état(s) dérivé(s) d’un caractère. Deux critères sont utilisés pour cette opération: Le critère d’extra-groupe (Utilisation d’une espèce à l’extérieur du groupe d’étude dont les états de caractère seront considérés comme primitifs) Le critère ontologique (Ordre d’apparition des états au cours du développement embryonnaire). *Les qualités de primitif et dérivé sont relatives au groupe étudié. Etat primitif dans le groupe Tarsier, Macaque, Chimpanzé, Orang-outang Beaucoup plus développé dans la version Lycée. Dans la version collège, la présence correspond à l’état dérivé du caractère, alors que l’absence correspond à l’état primitif. Une discussion est en cours pour uniformiser les intitulés des caractères car il y a parfois confusion entre l’état du caractère et le caractère lui-même. Exemple dans la collection Vertébrés-collège Mâchoire est bien un caractère, mais plus de trois vertèbres cervicales ou mâchoire à un seul os sont des états de caractère. Etats dérivés dans le groupe Tarsier, Macaque, Chimpanzé, Orang-outang

Le sens d’une classification emboîtée Le contexte scientifique Le sens d’une classification emboîtée C’est le cœur de la classe de sixième Se retrouvent dans une même boîte, les taxons qui partagent un même caractère. L'emboîtement traduit un partage de caractères de plus en plus nombreux. « Cette structure en groupes emboîtés est un argument important pour établir l’idée d’évolution » Enseigner la classification et l’évolution. Monique Dupuis et Jean-Claude. Hatier 2008 HATIER

Le sens d’un arbre de parenté Le contexte scientifique Le sens d’un arbre de parenté Un arbre traduit graphiquement les liens de parenté entre les taxons étudiés. Les branches de l’arbre traduisent la transmission avec modification des caractères étudiés. Les nœuds correspondent aux origines communes ou ancêtres communs. Ce passage des groupes emboîtés à l’arbre de parenté est une étape majeur de la classe de troisième.

Le statut et les attributs de l’ancêtre commun Le contexte scientifique Le statut et les attributs de l’ancêtre commun L’ancêtre commun est une reconstitution. Il possède des caractères hérités et des innovations qu’il a transmis à toute sa descendance.

La place des fossiles dans la classification Le contexte scientifique La place des fossiles dans la classification Les fossiles par leur âge et leur positionnement dans l’arbre de parenté donnent un cadre temporel aux innovations visibles chez les différents ancêtres communs.

La place des fossiles dans la classification Le contexte scientifique La place des fossiles dans la classification Les fossiles permettent de visualiser les transformations des caractères.

Décrire la biodiversité: de l’observation à la matrice (sixième) Comment décrire la biodiversité ? Choisir une collection Observer pour déterminer les caractères de regroupement Comparer pour déterminer la présence ou l’absence des caractères choisis Compléter la matrice taxons/caractères Ex: la mâchoire pour la collection vertébrés La construction de la matrice est une étape indispensable en classe de sixième, même si elle se fait sur un échantillon réduit dans un premier temps. Fonction: ouvrir une collection, observer, comparer, construire, tableau de référence (plus de construction possible sans rouvrir la collection entière) Le glossaire reprend le vocabulaire scientifique

Tableau de correction pour l’ordre des colonnes Organiser la biodiversité: de la matrice aux groupes emboîtés(sixième) Comment organiser la biodiversité ? Regrouper les caractères et les taxons dans le tableau Traduire le tableau en groupes emboîtés Rejouer le scénario Sauvegarder/charger les tableaux et les groupes Enregistrer/ouvrir un groupement emboîté Imprimer le groupement emboîté Les fonctionnalités nouvelles de phylogène permettent de détailler le passage du tableau aux groupes emboîtés en travaillant dans un premier temps sur le tableau lui-même . Un soucis tout particulier pour pouvoir suivre la démarche de l ’élève a été apporté au travers de la fonction rejouer. Fonctions: classer, fonction choix, imprimer, copier, enregistrer et rejouer. « Les organismes vivants sont classés en groupes emboîtés définis uniquement à partir des attributs qu’ils possèdent en commun » Tableau de correction pour l’ordre des colonnes

Tous parents: des groupes emboîtés à l’arbre de parenté (troisième) Ouvrir une matrice de référence. Classer et afficher l’arbre de parenté Les caractères de l’ancêtre et les groupements emboîtés (caractères hérités et innovations) L’impression et la sauvegarde des arbres de parenté Caractères hérités et innovations de l’ancêtre Affichage simultanée des trois représentations: arbre, tableau et groupes emboîtés. On peut alors voir une même information sous trois formes et permettant trois activités différentes: L’observation et la description La classification L’établissement des liens de parenté Il est possible de visualiser les attributs de l’ancêtre commun afin de faire apparaître les innovations d’une part et les caractères hérités d’autre part. « Les espèces apparaissent et disparaissent au cours des temps géologiques. Leur comparaison conduit à imaginer entre elles une parenté, qui s’explique par l’évolution . » Relation caractères/arbre/groupement

Personnaliser Phylogène Créer une « configuration » Il est possible de créer des configurations personnalisées avec des taxons et des caractères choisis. Il est possible d’exclure ou de lancer directement des activités. Le fichier .cph généré peut être directement ouvert avec phylogène en sélectionnant l’exécutable lors de la première ouverture Des précautions sont nécessaires lorsque l’on créer des configurations au niveau du choix des caractères et des taxons. Le fichier généré a une extension cph qui peut être directement ouvert avec Phylogène.

Personnaliser Phylogène Les dessous du Phylini Spécifie le chemin des collections si elles ne sont pas dans l’arborescence repertoires] Chemin-Collections= La polytomie (plusieurs branches partent du même point) est vraie et non liée à une incertitude (soft) qui conduit le "chercheur" à mettre plusieurs taxons descendant d'un même ancêtre sans pouvoir choisir et préciser qui descend de qui. Les algorithmes ne sont  pas les mêmes et par défaut il est préférable de choisir "hard" (dixit D. Goujet) [config] TypePolytom=hard afficher-arbre=oui enlever-taxon=non Collection-defaut= ColorerDerive=oui TabOblig=oui CodAuto= ModeCollege=non CodageExige=non Doit être à oui dans la version Lycée Doit être non dans la version collège Dans la version actuelle non est conseillé Si non, passage aux activités Classer, Grouper, Polariser, Arbre sans ouverture préalable explicite d’une matrice par l’utilisateur Si oui, le menu affiche les activités destinées au collège (Version Collège) Si oui, activité de codage (Polariser) obligatoire pour passer à l’Arbre au Lycée Si non, accès à l’activité Arbre avec le codage de référence de la collection ouverte Plusieurs de ces déclarations initiales dans phylini sont prises en compte dans les configurations (cph = configuration phylogene) ou ignorées, et pourraient disparaître ultérieurement de phylini.ini

Les collections Décrire et organiser la biodiversité SIXIEME Collection Vertébrés collège Collection Santo Collection étang/jardin Collection ménagerie Collection Arthropodes

Les collections L’établissement des liens de parenté TROISIEME L’établissement des liens de parenté Evolution de la biodiversité L’origine commune des êtres vivants Transmission des caractères avec modification Le cadre temporel de l’évolution Place de l’Homme dans le monde vivant Collection Vertébrés collège Collection Forêt houillère Collection Unité du vivant Collection origine des Tétrapodes Collection fossiles Collection Vertébrés collège Collection Unité du vivant Collection Primates collège

Les ressources en ligne http://acces.inrp.fr/evolution/logiciels/phylogene

Les ressources en ligne http://acces.inrp.fr/evolution/evolution/relations-de-parente/enseigner

Les ressources en ligne http://acces.inrp.fr/evolution/logiciels/phylogene/forum-suivi-version-2008/version-2008 DOCUMENTATION FORUM http://acces.inrp.fr/evolution/logiciels/phylogene/documentation

Remerciements A Jean-Claude HERVE Jean-François MADRE et Naoum SALAME