Etude expérimentale de l’habileté de visualisation spatiale menée auprès des enfants âgés de 8 à 12 ans : impact du matériel d’évaluation

Contexte : L’habileté de visualisation spatiale est définie comme la capacité à se représenter les informations spatiales non verbales, à analyser les relations entre les objets d’une configuration et à effectuer des opérations mentales sur ces objets (Marchand, 2006). Cette habileté est considérée comme un prédicteur de succès pour l’apprentissage de multiples domaines (Nagy-Kondor, 2014). Son évaluation demeure un enjeu essentiel et se pose alors la question de la pertinence des supports d’évaluation à utiliser.
Objectif : Cette communication présente une expérimentation évaluant l’habileté de visualisation spatiale dans l’espace 3D chez les enfants de 8 à 12 ans. L’expérimentation menée s’inscrit dans la poursuite de précédents travaux de recherche (Piaget & Inhelder, 1971 ; Duroisin & Demeuse, 2016) en y incluant une composante numérique. Elle investigue l’impact du matériel d’évaluation utilisé (matériel tangible VS matériel virtuel). Ainsi, elle s’inscrit également dans le prolongement d’expérimentations ayant investigué l’habileté de perception des solides virtuels (Beauset & Duroisin, 2022).
Méthode et analyses : La présente expérimentation compare les performances de trois groupes de 50 enfants confrontés à des tâches d’identification d’empreintes et de coupes de solides présentées dans des modalités différentes. Au total, les enfants doivent déterminer pour cinq solides (cube, cône, sphère, cylindre, anneau), la forme de l’empreinte, d’une coupe transversale, d’une coupe longitudinale et d’une coupe oblique. Pour le premier groupe, les solides sont présentés à l’aide de matériel tangible à observer. Le deuxième groupe est confronté à du matériel virtuel, c’est-à-dire des simulations de solides présentées dans un environnement 2 ½ D, au sens de Bertolo (2013), au travers d’une vidéo à observer. Enfin, le troisième groupe est confronté à des représentations planes de solides (photographies). Ainsi, la recherche investigue le niveau de développement de la capacité à agir mentalement sur des objets de l’espace 3D en identifiant le taux de réponses correctes et les erreurs fréquentes. Plus encore, il s’agit d’identifier si ces taux et erreurs sont similaires entre les trois groupes ; autrement dit, si les enfants sont capables d’agir mentalement sur du matériel virtuel comme ils le font sur du matériel tangible ou sur des représentations 2D.
Résultats : Les premiers résultats de l’expérimentation mettent en évidence la présence de difficultés à identifier les formes de coupes de solides dans le chef des enfants, particulièrement les coupes obliques, et ce quel que soit le support utilisé. Si pour certains exercices globalement bien réussis, des différences ne semblent pas apparaitre entre les groupes, ce n’est pas systématiquement le cas. Bien que des erreurs-types similaires sont observées entre les groupes, ces dernières semblent plus marquées dans le groupe confronté à des représentations 2D et moins dans le groupe confronté à du matériel 3D. Par ailleurs, des différences entre solides sont constatées (certains semblant poser plus de difficultés que d’autres).
Discussion et conclusion : Les résultats obtenus semblent s’inscrire en cohérence avec les recherches antérieures qui avaient relevé, chez les enfants, des difficultés à résoudre des tâches d’identification de coupes de solides et des différences de performance selon les solides proposés (i.e. Duroisin & Demeuse, 2016). Par ailleurs, nous confirmons l’importance de rester prudent quant à l’usage d’épreuves de type papier-crayon évaluant des compétences relatives aux objets 3D (Hawes et al., 2015).