Études des habiletés de perception visuelle de la 3D et de visualisation spatiale en environnement virtuel chez les enfants et les adolescents âgés de 6 à 15 ans. Apports pour une meilleure compréhension des mécanismes cognitifs impliqués dans les apprentissages scolaires

Grâce aux technologies, les objets en trois dimensions (3D) que l’on retrouve dans l’espace physique peuvent être simulés au sein d’environnements virtuels au travers de représentations offrant, par leur caractère dynamique, une impression de tridimensionnalité. Pour autant, les enfants et adolescents arrivent-ils à se représenter mentalement les objets 3D au départ de telles représentations et arrivent-ils à agir mentalement sur ces dernières ? Cette thèse, située dans le domaine de la psychologie cognitive et développementale, a pour objectif de répondre à ces questions en évaluant, de manière exploratoire, le niveau de maitrise de deux processus cognitifs en environnement virtuel auprès d’enfants et d’adolescents âgés de 6 à 15 ans : l’habileté de perception visuelle de la 3D et l’habileté de visualisation spatiale.
Pour atteindre cet objectif, deux études expérimentales, chacune réalisée auprès de plus de six cents enfants et adolescents, ont été menées dans une perspective comparative, c’est-à-dire en comparant le niveau de maitrise des habiletés lorsque les objets 3D sont présentés dans différentes modalités (représentations virtuelles, matériel physique, représentations planes,…).
Les résultats obtenus indiquent que la perception visuelle des objets 3D, évaluée au travers d’une tâche de reconnaissance, n’est pas systématique quand ces derniers sont présentés au sein d’un environnement virtuel. Elle pose des difficultés pour certains enfants et adolescents, même à l’âge de 15 ans et même pour des objets 3D simples (ex. cube, cône). Elle diffère de la perception dans l’espace physique et se rapproche même, du moins chez les plus jeunes enfants, de la perception de représentations 2D. L’habileté de visualisation, évaluée par une tâche d’imagination de la forme de l’empreinte et de plusieurs coupes des objets 3D, semble quant à elle plus proche entre les différentes modalités même si des divergences peuvent apparaitre pour certains exercices.
Puisque les habiletés spatiales étudiées sont impliquées dans les apprentissages scolaires, en particulier dans le domaine de la géométrie 3D, cette recherche s’inscrit au service de la réflexion sur l’enseignement-apprentissage de ce domaine et notamment sur le caractère adapté ou non des solides virtuels au fonctionnement cognitif des élèves. Ils invitent à éviter d’utiliser ce type de matériel en remplacement du matériel physique au moment de la découverte des objets 3D, et à prendre des précautions lorsqu’ils sont envisagés.