Vous êtes sur ATP. Ce bandeau vous donne accès aux autres rubriques de Bmedia. Accueil
Biochimie 
et biologie moléculaire
Biologie 
du développement
Biologie cellulaire Zoologie Biologie végétale Physiologie végétale Informations sur le site Liens externes

 
Sans
ordinateur
RETOUR A LA PAGE D'ACCUEIL

Microbiologie
Biochimie
Biologie cellulaire
Génétique
Physiologie animale
Physiologie végétale
Evolution
Avec ordinateur
ExAO
Modèles moléculaires

Principes de l'ExAO

  • Introduction
L'Expérimentation Assistée par Ordinateur (ExAO) ne diffère pas fondamentalement de l'expérimentation telle qu'elle était menée classiquement avec divers instruments de mesures et appareils de laboratoire mais l'incorporation de l'ordinateur dans une chaîne de mesure apporte de nombreux avantages. L'acquisition des données peut être automatisée, les résultats des mesures peuvent être sauvegardés aisément et traités par divers outils logiciels. De plus, la présentation des résultats sous forme graphique est considérablement simplifiée ce qui en facilite l'analyse et l'exploitation pédagogique. Enfin, compte tenu des possibilités de communication entre logiciels différents fonctionnant sur une même interface utilisateur comme WINDOWS, les données peuvent être facilement exportées vers un tableur, un traitement de texte ou un logiciel de présentation multimédia.
 
  • Éléments d'un système d'ExAO


Fondamentalement, tout système d'ExAO est constitué des mêmes éléments.

    • Un capteur mesure les variations d'une grandeur physique provenant d'un phénomène biologique et produit un signal électrique analogique dont la valeur est proportionnelle à celle du paramètre mesuré.
    • Le signal électrique issu du capteur est appliqué à une interface d'acquisition comportant un convertisseur analogique/numérique. L'interface convertit les signaux analogiques en signaux numériques qu'elle transmet à l'ordinateur.
    • Un logiciel adéquat pilote l'interface et permet de traiter les mesures réalisées, notamment sous forme graphique.
Le schéma ci-dessous résume ces principes :

Il existe sur le marché deux types de logiciels utilisables en ExAO : d'une part, des logiciels dédiés à un type d'expérimentation déterminé qui proposent des procédures prêtes à l'emploi et, d'autre part, des logiciels généralistes permettant de piloter l'interface et de traiter les résultats quels que soient les capteurs utilisés et les manipulations réalisées.
 

  • Architecture générale


La figure ci-dessous montre les composants de base communs à tous les systèmes d'ExAO :
 

 
Les différentes expériences qui peuvent être menées dépendent des transducteurs, c'est à dire des capteurs ou instruments de mesure, dont on dispose. A côté des capteurs  associés aux systèmes d'ExAO proposés dans le commerce, il faut noter que la plupart des appareils de laboratoire comme les pHmètres, les spectrophotomètres et autres dispositifs souvent utilisés dans le passé avec des enregistreurs graphiques peuvent être facilement interfacés avec un système d'acquisition assisté par ordinateur. Beaucoup de modèles sont également munis d'une sortie RS 232 permettant de transmettre leurs données directement à un ordinateur. Toutefois, il est alors nécessaire de disposer d'un logiciel spécifique à l'instrument utilisé. En outre, des dispositifs de mesure peuvent être aisément montés localement pour un faible coût en utilisant des composants du commerce voire des kits pourvu que l'on sache se servir d'un fer à souder. Dans les établissements scolaires, des compétences dans ce domaine existent, notamment dans les laboratoires de physique. Elles peuvent être mises à profit, en particulier dans le cadre des nouveaux travaux personnels encadrés (TPE) institués au lycée.
Si une demande existe dans ce domaine, l'ouverture de pages dédiées à ce problème est envisageable à condition que la demande atteigne une "masse critique". Faites connaître votre intérêt éventuel par mél
 
  • Diversité des capteurs
Le type de manipulation que l'on peut mener avec un système d'ExAO est conditionné par les capteurs dont on dispose. La liste suivante présente les principaux capteurs disponibles aujourd'hui :
 
Capteurs, amplificateurs, appareils de mesure
Électrode de Clark (oxymètre)
Luxmètre
Thermomètre
Hygromètre
Débitmètre
pH-mètre
Amplificateur différentiel
Microphone
Dynamomètres (différentes gammes)
Jauges de contrainte (différentes gammes)
Capteurs de pression (absolu, différentiel)
Conductimètres
Capteurs de gaz (éthanol, CO, SOx, NOx)
Capteurs CCD
Électrodes sélectives (ions)
Colorimètre, spectrophotomètre, fluorimètre, luminomètre
Densitomètre
Balance électronique
  • Diversité des applications
De nombreuses expérimentations peuvent être menées compte tenu de la diversité des capteurs disponibles. Le tableau ci-dessous indique les domaines d'étude pour lesquels des démarches expérimentales utilisant l'ExAO ont été proposées.
 
Biologie végétale

Biologie animale


Biochimie


Ecologie, environnement

Photosynthèse
Production d’oxygène
Réaction de Hill
Spectres d’absorption
Spectres d’action
Fluorescence
Transport de protons

Respiration
Respiration animale
Respiration humaine
Respiration cellulaire

Enzymologie
Mesure d’activités enzymatiques
Cinétique enzymatique
Métabolisme cellulaire

Nappes 
phréatiques
Etude de maquettes

Respiration
Respiration végétale
Respiration d'organes isolés
Respiration cellulaire
Respiration mitochondriale

Physiologie nerveuse
et musculaire
Electrophysiologie animale (nerf,
chaîne nerveuse, ganglion, muscle) Electrophysiologie humaine (réflexe myotatique, motricité volontaire, mouvements oculaires)
Neurochimie (ganglion d’invertébré, synapse neuromusculaire)

Dosages biochimiques
Dosages colorimétriques
Suivi de réactions

Pollutions
Pollutions de l’air
Effet de serre (maquettes)
Pollutions des eaux
Pollution des sols (maquettes)

Divers
Absorption racinaire
Production racinaire (ions) 
Transpiration foliaire
Germination
Fructification
Physiologie 
cardiovasculaire
Electrocardiographie
Pression artérielle
Adaptation cardiovasculaire à l’effort

Spectres d’absorption
Cytochromes
Coenzymes

Eaux
DBO
DCO
Composition chimique

Microbiologie
Fermentations
Métabolisme

Divers
Action d’une hormone
Mouvements
Communication sonore
Bioluminescence

Divers
Lecture et quantification d’électrophorèses
Suivi de réactions immunologiques

Radiométrie
Principes de la radiométrie à partir de maquettes

Des exemples pratiques d'utilisation de l'ExAO sont présentés à la rubrique applications.


Accès à la page des applications
  • Les interfaces pédagogiques
Les fabricants de matériel proposent divers types d'interfaces adaptées à l'enseignement mais ayant des performances différentes. Il existe des interfaces de paillasse et des interfaces portables, les premières ayant en général de meilleures performances que les secondes. Ces dernières ont cependant l'avantage de pouvoir être utilisées pour acquérir des données sur le terrain même sans ordinateur.


Voir une description des interfaces du commerce

Page d'accueil de BMédia
Tous droits réservés
BMédia, 1999-2002
Contact :