Modèles du monde réel

Durée estimée: 45 minutes

Introduction

Les modèles que nous avons étudiés dans ce chapitre illustrent les principes mis en oeuvre dans la réalisation d'un modèle :

  • utilisation de l'abstraction pour élimier les détails et mettre l'accent du modèle sur les points essentiels du problème,
  • utilisation de processus aléatoires pour modéliser les évènements,
  • importance de la représentation dans le modèle,
  • utilisation du modèle pour faire des hypothèses et les évaluer.

Modèles du système solaire

Les modèles présentés dans cette leçon sont plus gros et plus complexes. Regardez les vidéos qui suivent, en portant une attention particulière aux différentes façons dont ces modèles utilisent l'abstraction pour écarter certains détails du monde réel.

Le modèle de Bill Nye

Bill Nye illustre la difficulté de construire un modèle à l'échelle du système solaire en prenant son vélo pour faire apparaitre le rapport la taille des planètes et les distances qui les séparent.

Le modèle à l'échelle, de 10 km

En partant d'une terre de la taille d'une bille, cette équipe a construit un modèle à l'échelle de notre système solaire, sur une dizaine de km dans le désert du Nevada.

Le modèle 3D dans second Life

Ce modèle du système solaire est fait dans Second Life, qui est un monde virtuel en ligne.
Quelles sont les différences entre ce modèle et les autres ? Quelles sont les caractéristiques du système solaire que chaque modèle représente ?

(POGIL) Activitépar groupe dans la classe (30 minutes)

Constituez des équipes ("POGIL") de 4. Enregistrez les réponses en utilisant cette feuille. (Faites une copie pour avoir une version modifiable/éditable.)
Donnez à chaque membre de l'équipe un des rôles suivants :
Rôle Responsabilité
Facilitateur enregistre les préviosns et les observations de l'équipe
Porte-parole Rend compte des résultats de l'équipe.
Contrôleur qualité Valide les srésulatst et les conclusions de l'équipe.
Analyste process Vérifie et enregistre l'avancement de l'équipe et qu'elle est efficace.

Cette simulation des lapins et loups montre comment la nature tente de se réguler. Lisez l'onglet 'Learner' sur la manière dont cette simulation fonctionne et faites les activités qui suivent.

  1. Dans l'onglet Activity, cliquez sur 'Start Simulation'. Vous pouvez ouvrir le graphique des populations n'imporet quand pour voir comment elels chnages avec le temps. Enregistrez les observations de votre groupe sur le changement dans le temps de la population des lapins et des loups.
  2. Hypothèse : Que se passerait-il si il y avait beaucoup plus de lapins que de loups ? Est-ce que les lapins prendraient le dessus pour vivre indéfiniment?
    Expérimentez : Evaluez cette hypothèse en redémarrant la simulation. Puis cliquez sur le bouton 'View/Modify Parameters' puis sur ' View/Modify Start Parameters'. Modifiez les réglages pour augmenter le nombre initial de lapins. Enregsitrez vos observations. Est-ce que vos prévisions correspondent au résultat que vous constatez ? En quoi cet essai est-il différent de la première simulation?
  3. (Portfolio) Changez l'hypothèse: Que se passerait-il si il y avait beaucoup plus de loups que de lapins ? Est-ce que les loups vivraient indéfiniment? Notez l'hypothèse de départ sur les loups et vos prévisions puis expérimentez et notez les résultats. (N'oubliez pas de redémarrer -reset - la simulation avant de modifier les paramètres.)
  4. Expliquez comment les lapains et les loups vivent en équilibre dans cette simulation.

En savoir plus ?

Ci-dessous des exemples intéressants de simulation et de modélisation :
  • et si la terre était un pixel ? est un modèle interactif et à l'échelle du système solaire qui part de l'hypothèse que la terre serait de la taille d'un pixel. Il illustre bien l'idée que l''espace est surtout constitué de vide.
  • Le cheveu de Rapunzel est un modèle physique de simulation. Ce travail a été fait par le docteur Kelly Ward, une ancienne élève du département informatique de l'université de Trinity.
  • L'échelle de l'univers est un mocèle interactif qui permet de percevoir la taille relative des objets de l'univers — L'ADN, les vers de terre, les états, les planètes, les nébuleuses, etc.

Exemple de sujet proposé à l'examen

NOTE : l'exemple vient des examens proposés aux lycéens américains.
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1 point
Laquelle de ces affirmations correspond à une limite d'utilisation de la simulation numérique pour modéliser le monde réel ?

Pour votre portfolio

Créez une page nommée : Modèles du monde réel dans la catégorie "Réflexions " de votre portfolio, puis répondez aux questions suivantes :

  1. Quelles sont les principales différences entre le modèle de Bill Nye du système solaire et celui de Second Life ?
  2. (POGIL) Que se passerait-il si il y avait beaucoup plus de loups que de lapins ? Est-ce que les loups pourraient vivre durablement ? Notez dans vote portfolio vos hypothèses, vos prévisions et vos expériences ?