dimanche 1 novembre 2020

Apprendre à schématiser dans un cours de sciences

Schématiser fait partie intégrante de la pensée scientifique. Les scientifiques imaginent de nouvelles relations, testent des idées, élaborent des connaissances, analysent des situations et modélisent des phénomènes par le biais de représentations visuelles.

(Photographie : Sei Katori

Nul ne peut nier que le schéma ou la représentation graphique sont des éléments clés dans l’enseignement des sciences. Devenir compétent en sciences exige également que les élèves développent de nombreuses compétences en matière de représentation des données, des informations ou des concepts. 

Cependant, dans la réalité quotidienne des cours de sciences, les élèves se concentrent principalement sur l’interprétation des schémas de référence conçus par des scientifiques. Ils ne sont que rarement amenés à créer leurs propres formes visuelles pour développer et montrer leur compréhension. Ils y sont encore moins formés.



Apprendre à représenter visuellement


Lorsque les élèves génèrent leurs propres représentations, ils peuvent approfondir leur compréhension sur les conventions spécifiques des représentations.

Il y a ainsi une double dimension qualitative et quantitative aux démarches :

  • Les élèves doivent pouvoir représenter et traiter des informations dans un graphique. 
  • Ils doivent de même être capables de réaliser une représentation symbolique des facteurs et éléments clés d’un processus. 

Une représentation est meilleure lorsqu’elle est cohérente, compacte et parcimonieuse. Il s’agit d’une démarche qui s’enseigne explicitement même si elle repose sur une compréhension déjà bien avancée du sujet qu’elle illustre. Au-delà de la simple acquisition, ce qui doit guider les élèves, ce sont les enjeux, liés au pouvoir explicatif de la représentation visuelle et à sa pertinence. 



Raisonner avec des schémas


Le schéma n’est pas un simple outil de représentation utile à la compréhension conceptuelle, il est également un support qui va permettre et faciliter le raisonnement, orienter la réflexion. Le tout se fait autour d’informations liées, rendues plus accessibles et explicites.



Élaborer en schématisant


Le fait de schématiser peut être abordé comme une stratégie d’apprentissage, une manière de générer un traitement cognitif signifiant qui aboutit à de l’élaboration.

Élaborer en schématisant correspond à une stratégie d’apprentissage efficace. Elle est susceptible d’aider les élèves à traiter les contenus plus à profondeur et à mettre en évidence les liens entre les différents concepts ou les processus sous-jacents.

Cela peut aider les élèves à organiser leurs connaissances de manière plus efficace et à intégrer les connaissances nouvelles et préalables. Ces démarches facilitent la génération de nouvelles inférences et l’acquisition d’indices de récupération supplémentaires.

Nous pouvons par exemple demander aux élèves de lire un texte et de dessiner ce qu’ils ont compris. Cela exige de leur part qu’ils rendent leur compréhension explicite sous une forme vérifiable d'un coup d'oeil. 

Les représentations visuelles ont des attributs distincts qui correspondent aux exigences visuelles et spatiales d’une grande partie de l’apprentissage des sciences. Cela a pour conséquence que ces démarches peuvent avoir plus d’impact en matière d’élaboration que d’autres approches comme la rédaction de résumés, l’auto-explication ou la pensée à voix haute. De plus, l’existence de tels supports facilitera par la suite la pratique de récupération et l’établissement de connaissances durables.

L’usage et le développement de représentations schématiques servent de préparation aux apprentissages futurs, car ils peuvent aider les élèves à discerner les principales caractéristiques et les défis des nouvelles tâches. C’est notamment le cas dans le cadre de la résolution de problèmes ou de tâches complexes.



Dessiner pour communiquer


Les scientifiques font un usage large de schémas et de représentation graphiques pour clarifier, transmettre, faire comprendre et diffuser des idées auprès de leurs pairs, d’élèves ou du public.

Réaliser un schéma conceptuel permet de rendre visibles et d’externaliser les liens clés d’un schéma cognitif et de les faire apprendre plus aisément à d’autres personnes. La représentation visuelle est un moyen de permettre une diffusion plus large et efficace.

En travaillant sur base de représentations graphiques, les élèves sont amenés à exprimer ce qu’ils comprennent par le biais du dessin. Non seulement cela leur permet de rendre leur pensée explicite et précise, mais cela leur permet de recueillir une rétroaction auprès de l’enseignant ou de leurs pairs. Il s’agit également d’un format plus propice à la coopération entre élèves que la rédaction d’un résumé. Ces fenêtres sur la pensée des élèves peuvent servir aux enseignants pour l’évaluation formative.

Cette rétroaction et cette coopération rendues possibles offrent des possibilités d’échange et de clarification supplémentaires des significations. Lorsque des élèves génèrent et partagent publiquement leurs représentations, ils apprennent en critiquant la clarté, la cohérence et le contenu de ce qu’eux-mêmes et leurs pairs ont dessiné.



Bibliographie


Ainsworth, Shaaron & Prain, Vaughan & Tytler, Russell. (2011). Drawing to Learn in Science. Science (New York, N.Y.). 333. 1096-7. 10.1126/science.1204153. 

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