Sciences de la vie et de la Terre · Première

Idées d’apprentissage actif

Épidémiologie et Big Data

Les élèves comprennent mieux les épidémies et le Big Data quand ils manipulent des outils concrets plutôt que d’écouter des explications théoriques. Les simulations et analyses de données leur permettent de voir comment les modèles mathématiques s’appliquent à des situations réelles, ce qui renforce leur engagement et leur maîtrise des concepts.

• Programmes Officiels
• EDNAT.SVT.507
• EDNAT.SVT.508

• 30–50 min
• Binômes → Classe entière
• 4 activités

Activité 01

• Jeu de simulation
• 45 min · Petits groupes

Jeu de simulation: Modèle SIR avec dés

Distribuez des dés et des fiches aux groupes pour simuler une population : susceptibles (vert), infectieux (jaune), rétablis (bleu). Lancez les dés pour modéliser les transmissions et les guérisons sur 10 tours, tracez la courbe épidémique sur un graphique partagé. Discutez des effets de la vaccination en modifiant les règles.

Comment modéliser une épidémie et prédire sa trajectoire ?

Conseil de facilitation

Pendant la simulation avec dés, circulez entre les groupes pour poser des questions comme : 'Que se passe-t-il si vous doublez le nombre de dés infectieux ?' afin de guider leur réflexion sur R0.

À observer

Présentez aux élèves un graphique simple de courbe épidémique (nombre de cas par jour). Demandez-leur d'identifier le pic épidémique, la phase de déclin, et d'estimer la durée approximative de l'épidémie en se basant sur le graphique.

• Appliquer
• Analyser
• Évaluer
• Créer
• Conscience sociale
• Prise de décision

Activité 02

• Jeu de simulation
• 30 min · Binômes

Analyse: Calcul du risque relatif

Fournissez des tableaux de données sur un facteur de risque, comme le tabagisme et le cancer. En binômes, calculez le risque relatif avec la formule et interprétez-le. Comparez avec un risque absolu et présentez les résultats à la classe.

Quel est le rôle des bases de données génétiques et médicales (Big Data) en santé publique ?

Conseil de facilitation

Lors du calcul du risque relatif, fournissez des tableaux de données bruts et demandez aux élèves de calculer eux-mêmes les taux pour éviter qu’ils n’utilisent des valeurs toutes faites.

À observer

Posez la question : 'Comment le risque relatif peut-il être utilisé pour décider si un facteur environnemental (ex: exposition à un pesticide) est réellement lié à une augmentation de cancer dans une population ?' Attendez des élèves qu'ils expliquent le calcul et l'interprétation du RR, ainsi que les limites de cette mesure.

• Appliquer
• Analyser
• Évaluer
• Créer
• Conscience sociale
• Prise de décision

Activité 03

• Exploration en Plein Air
• 50 min · Petits groupes

Exploration en Plein Air: Big Data en santé

Utilisez un jeu de données simulées (ex. : base génétique fictive). Les groupes interrogent les données avec des tableurs simples, identifient des tendances épidémiques et proposent des prédictions. Partagez via un mur collaboratif numérique.

Comment interpréter un risque relatif et l'utiliser dans l'évaluation des facteurs de risque ?

Conseil de facilitation

Pour l’exploration du Big Data, regroupez les élèves par centres d’intérêt (ex : génétique, environnement) afin que chacun trouve un exemple concret à présenter.

À observer

Demandez aux élèves de nommer une application concrète du Big Data en santé publique et d'expliquer en une phrase pourquoi cette application est importante pour la santé de la population.

• Mémoriser
• Comprendre
• Analyser
• Conscience sociale
• Conscience de soi
• Prise de décision

Activité 04

• Débat formel
• 35 min · Classe entière

Débat formel: Prédiction d'épidémie

En classe entière, projetez une courbe SIR réelle (ex. : COVID). Les élèves votent sur des interventions (confinement, vaccins) et simulent les impacts avec un tableur partagé, justifiant leurs choix avec des données.

Comment modéliser une épidémie et prédire sa trajectoire ?

Conseil de facilitation

Pendant le débat sur la prédiction d’épidémie, notez les arguments des élèves au tableau pour comparer les approches : modèles mathématiques vs facteurs humains (mobilité, vaccination).

À observer

Présentez aux élèves un graphique simple de courbe épidémique (nombre de cas par jour). Demandez-leur d'identifier le pic épidémique, la phase de déclin, et d'estimer la durée approximative de l'épidémie en se basant sur le graphique.

• Analyser
• Évaluer
• Créer
• Autogestion
• Prise de décision

Quelques notes pour enseigner cette unité

Les enseignants les plus efficaces pour ce sujet commencent par une simulation simple (comme le modèle SIR avec dés) pour ancrer les concepts avant d’introduire des outils numériques. Ils évitent de donner des réponses toutes faites : au contraire, ils posent des questions ouvertes ('Pourquoi la courbe s’aplatit-elle ?') pour faire émerger les idées des élèves. Les visualisations graphiques sont essentielles, car elles transforment des données abstraites en images compréhensibles. Enfin, ils relient systématiquement chaque activité à des enjeux réels (ex : une épidémie de grippe, l’impact des pesticides) pour motiver les élèves.

Les élèves savent distinguer les trois phases d’une épidémie, calculent un risque relatif à partir de données, et identifient des biais dans les grandes bases de données après ces activités. Ils utilisent le vocabulaire spécifique (SIR, RR, R0) avec précision et justifient leurs interprétations par des preuves mathématiques ou graphiques.

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Attention à ces idées reçues

• Pendant l’activité 'Exploration : Big Data en santé', certains élèves pensent que les grandes bases de données donnent toujours des résultats fiables.

  Utilisez les jeux de données simulés fournis pour cette activité. Demandez aux élèves d’identifier au moins deux sources de biais (ex : données manquantes, erreurs de saisie) et de proposer une méthode pour les corriger, comme un nettoyage des données ou une analyse par sous-groupes.

• Pendant l’activité 'Analyse : Calcul du risque relatif', des élèves confondent risque relatif et risque absolu.

  Donnez-leur un exemple concret avec deux tableaux : un montrant le nombre de cas dans deux groupes, et un autre le risque relatif calculé. Demandez-leur de comparer les deux mesures et d’expliquer pourquoi le RR est plus utile pour les décisions publiques.

• Pendant la simulation 'Modèle SIR avec dés', certains élèves pensent qu’une épidémie suit toujours la même courbe, quelle que soit la situation.

  Faites varier les paramètres (nombre de dés infectieux, taille de la population) pendant la simulation et demandez aux élèves de noter les changements dans les courbes. Demandez-leur ensuite d’expliquer comment R0 ou la mobilité influencent ces trajectoires.

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Méthodes utilisées dans ce dossier

• Jeu de simulation
• Exploration en Plein Air
• Débat formel