Analyse des schémas scientifiques : comment l'IA évalue les dessins de vos élèves

Un schéma de cellule en SVT, un circuit électrique en Physique-Chimie, une carte de géographie en Histoire-Géo, un arbre de probabilités en Maths : les schémas sont au cœur de l'évaluation dans de nombreuses disciplines. Pourtant, ils posent un défi technique majeur à l'IA. Un modèle de langage, aussi performant soit-il, n'est pas conçu pour « voir » un dessin manuscrit et juger de sa pertinence scientifique.

EvalIA a développé une approche en deux passes spécifiquement conçue pour analyser les schémas dans les copies d'élèves. Voici comment elle fonctionne.

Le problème : pourquoi les schémas sont difficiles pour l'IA

Quand un enseignant corrige un schéma, il mobilise simultanément plusieurs compétences :

• Identifier ce que le schéma représente (une cellule, un circuit, une coupe géologique)
• Vérifier la complétude : tous les éléments attendus sont-ils présents ?
• Évaluer la justesse : les légendes sont-elles correctes, les proportions respectées, les conventions de dessin suivies ?
• Juger la qualité : le trait est-il net, le schéma lisible, le titre présent ?

Pour une IA qui analyse une page scannée complète, le schéma n'est qu'une zone parmi d'autres (texte, tableaux, calculs). Si on envoie la page entière au modèle en lui demandant « évalue cette copie », le schéma est souvent mal interprété, voire ignoré.

La solution : deux passes spécialisées

Première passe : détection

La première passe analyse la page complète pour localiser les schémas. Le modèle Gemini 2.5 Flash reçoit l'image de la copie avec une consigne simple : identifier toutes les zones contenant un schéma et retourner leurs coordonnées (position et dimensions).

Pour chaque schéma détecté, le modèle indique :

• Le type de schéma (graphique, schéma anatomique, schéma fonctionnel, montage expérimental, dessin d'observation, carte, organigramme, circuit électrique, frise chronologique…)
• Les coordonnées de la zone dans l'image
• Un score de confiance — seules les détections avec une confiance supérieure à 60 % sont retenues

Cette passe est rapide (quelques secondes) et permet de ne pas « noyer » l'analyse de chaque schéma dans le reste de la copie.

Deuxième passe : analyse spécialisée

Chaque schéma détecté est ensuite recadré et agrandi individuellement. Un padding de 10 % est ajouté autour de la zone détectée pour ne pas couper les légendes, et l'image est agrandie si elle est trop petite (minimum 512 pixels de large) pour garantir une bonne lisibilité.

Le schéma recadré est alors envoyé au modèle avec un prompt spécialisé par discipline et par type de schéma. C'est là que réside la vraie valeur ajoutée : l'IA ne reçoit pas la même consigne pour un schéma de cellule en SVT et pour un circuit électrique en Physique-Chimie.

Des critères adaptés à chaque discipline

SVT et Biologie-Écologie

Pour un dessin d'observation au microscope, l'IA vérifie :

• La présence d'un titre complet (« Observation de… au microscope optique, ×400 »)
• Le grossissement indiqué
• Les traits de rappel (droits, horizontaux, à la règle)
• Les légendes avec les termes scientifiques attendus
• La qualité du trait (net, au crayon)

Pour un schéma fonctionnel (cycle du carbone, circulation sanguine), l'évaluation porte sur les flèches de flux, les légendes fonctionnelles et la cohérence du modèle représenté.

Physique-Chimie

Pour un circuit électrique, l'IA connaît les symboles normalisés (NF) des composants : générateur, résistance, lampe, interrupteur, ampèremètre, voltmètre. Elle vérifie le respect des conventions de branchement (série vs. dérivation) et la présence des polarités.

Pour un montage expérimental, elle identifie la verrerie (bécher, éprouvette, burette) et vérifie la cohérence avec le protocole attendu.

Histoire-Géographie

Pour une carte, l'IA vérifie la présence des éléments obligatoires : titre, légende organisée, figurés (de surface, de ligne, ponctuels), nomenclature. Elle évalue si les conventions cartographiques sont respectées (choix des couleurs, hiérarchie des figurés).

Pour une frise chronologique, elle vérifie la proportionnalité des intervalles et l'exactitude des dates.

Mathématiques

Pour un graphique de fonction, l'IA vérifie le repère orthonormé, le nom des axes, les unités, les points remarquables et l'allure de la courbe.

Pour une figure géométrique, elle identifie les codages (angles droits, longueurs égales) et les annotations.

Le résultat : un contexte enrichi pour la correction

Les résultats de l'analyse de schéma sont injectés dans le contexte de l'IA au moment de la correction. Concrètement, l'IA de correction reçoit pour chaque schéma le type identifié, la liste des éléments détectés et une appréciation de qualité. Elle s'en sert pour formuler des commentaires plus précis sur les critères liés aux schémas.

L'enseignant retrouve cette analyse dans les commentaires par critère de la correction : au lieu d'un commentaire générique, l'IA peut pointer les éléments présents ou manquants dans un schéma, signaler un titre absent ou des légendes incomplètes. Les schémas restent le domaine où la vigilance de l'enseignant est la plus nécessaire : l'IA identifie les éléments structurels, mais c'est l'enseignant qui juge de la justesse scientifique.

Les limites

L'analyse de schémas par l'IA a progressé, mais elle n'est pas infaillible :

• Les dessins très stylisés ou abstraits peuvent être mal interprétés
• Les schémas superposés au texte (quand l'élève dessine dans la marge) sont parfois mal détectés
• La justesse scientifique profonde — un organe mal placé dans un schéma anatomique par ailleurs bien dessiné — peut échapper à l'IA

C'est pourquoi l'évaluation des schémas reste le domaine où le regard expert de l'enseignant est le plus irremplaçable. L'IA pré-analyse et identifie les éléments, l'enseignant tranche.

Pour aller plus loin

• Les compétences expérimentales au lycée — Éduscol SVT
• L'évaluation des compétences expérimentales en Physique-Chimie — Éduscol Physique-Chimie
• Le croquis et la carte en géographie — Éduscol Histoire-Géographie
• Guide de l'évaluation des apprentissages — Éduscol

Vous enseignez une matière scientifique ? Testez l'analyse de schémas sur vos copies — uploadez un sujet avec des exercices de schéma et voyez le résultat.