Développer des compétences spatiales : Prendre appui sur des propositions théoriques pour construire des situations scolaires

L'objectif de cette communication est de présenter comment, face à des difficultés identifiées au travers de différentes évaluations
scolaires, les modèles psycho-cognitifs peuvent être mis en oeuvre pour développer des situations scolaires à l'attention
des enseignants et des élèves. Cette présentation abordera, entre autres, la nécessité d'un travail de sélection, de synthèse
et d'intégration des connaissances cognitives pour pouvoir aboutir à une transposition dans les classes. Fruit d'un travail de
recherche, un modèle intégré sera proposé, dans le cadre du développement de compétences spatiales et d'abstraction chez les
enfants de 8 à 14 ans.
Le travail présenté ici s'inscrit dans une recherche commanditée par un réseau d'enseignement belge francophone (WallonieBruxelles
Enseignement) soucieux d'améliorer les apprentissages des élèves dans le domaine de l'abstraction, en particulier en
mathématiques. En effet, l'appropriation des résultats des évaluations externes par les responsables de ce réseau les a amenés à
soulever la question cruciale du développement du processus d'abstraction et de son transfert. Le choix de l'équipe de recherche
a été de proposer de focaliser l'attention sur les compétences spatiales. L'objectif de la recherche est de partir des difficultés
identifiées des élèves pour cibler un petit nombre de compétences ou processus, puis de prendre appui sur les connaissances
scientifiques pour développer des situations scolaires avant de les mettre à l'épreuve.
L'analyse effectuée des résultats aux évaluations externes non certificatives (en mathématiques, 2011; en éveil géographique et
en sciences, 2012) et des résultats au test PISA (OCDE, 2004) met en évidence deux problématiques principales. Il s'agit d'une part
de la difficulté pour les élèves de se décentrer, de se représenter un point de vue autre que le leur et, d'autre part, de la difficulté
qu'ils ont à se représenter mentalement un solide, en 3 dimensions, à partir d'une représentation plane. Ces deux compétences
ont dès lors été choisies comme objectifs d'apprentissage pour le développement de situations pédagogiques. En parallèle,
les programmes de cours de mathématiques et de géographie des élèves de 8 à 14 ans ont été analysés pour y relever les
apprentissages devant être mis en oeuvre par les enseignants. L'idée étant de proposer aux enseignants des situations qui, tout
en développant des compétences non explicitement présentent dans les programmes, leur permette également de travailler
des compétences explicitement requises.
Cette première étape du travail a été suivie d'une revue de la littérature sur les modèles cognitifs et les approches pédagogiques
liées aux compétences spatiales. Le premier constat posé, à l'issue de cette phase de lecture, a trait au caractère général des
cadres proposés comme tels, qui sont, dès lors, mal adaptés à une transposition spécifique dans les classes. C'est ainsi le cas
des modèles proposés par Piaget (Piaget & Inhelder, 1948) ou Vygotsky (1986), de même que de celui des Van Hiele (Belkhodja,
2007 ; Crowley, 1987 ; Lunkenbein, 1982 ; Marchand, 2009 ; Usiskin, 1982), pourtant spécifique à la géométrie. Après un travail de
sélection basé sur la relation avec les thèmes de l'abstraction, de la décentration et de la représentation mentale des solides, un
deuxième constat peut être posé. Il s'agit du caractère éparpillé, bien que parfois convergents des points de vue des différents
auteurs. La tâche suivante a donc consisté à tenter d'intégrer les points de vue jugés comme étant les plus pertinents pour la
problématique envisagée. Cette intégration a pris appui sur les propos de Van Hiele, Berthelot & Salin (1992, 2001, 2003, 2005 ;
Salin, 2007), Douaire et ses collègues (Douaire, Emprin, Rajain, 2009; Colmez & Parzysz, 1993), Barth (2013), Bruner (Barth, 1985)
et dans une moindre mesure, vu les compétences ciblées, Duval (2005).
En articulant des éléments clés proposés par les différents auteurs, il a été possible de construire un modèle dont le dessein est
de servir de base à la création de situations scolaires d'apprentissage. Ce modèle intègre, entre autres, une approche spiralaire
(Bruner), il prend en compte l'évolution du fonctionnement cognitif en géométrie (Van Hiele), l'évolution des apprentissages
vers différents types de tâches (Duval), la nécessité d'apprendre l'abstraction (Barth), de forcer les représentations mentales
(Berthelot et Salin)...
Ce modèle, construit dans une optique bien spécifique, sur la base de la littérature disponible concernant le fonctionnement
psycho-cognitif des élèves est maintenant mis en oeuvre pour construire des situations scolaires visant le développement du
processus d'abstraction, de décentration et de représentation mentale de solides. Le premier groupe de situations scolaires
créées sera testé dans des classes, en parallèle à des classes contrôles, afin d'évaluer l'efficacité et la pertinence des dispositifs et,
in fine, de les améliorer avant de les proposer aux enseignants.