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Les cartes conceptuelles numériques : des outils pour évaluer et comprendre

Résumé :
Cet article précise ce qu'il faut entendre par "carte conceptuelle" et expose les intérêts de cet outil pour l'enseignement et l'apprentissage. Le recours aux cartes conceptuelles dans l'enseignement scolaire et universitaire, s'avère en effet utile pour mettre en lumière les points de progression cognitive des élèves en cours d'apprentissage, pour structurer la compréhension en particulier écrite. Au-delà d'un usage à destination de l'apprentissage individuel, les cartes conceptuelles peuvent également contribuer à rendre visible, à mesurer et à évaluer des processus d'apprentissage collectifs.

Recommandations :

  • Prévoir un temps de collecte des connaissances préalables des élèves ;

  • Avant le démarrage de l’activité, l'enseignant peut créer des groupes d'apprentissages coopératifs basés sur les résultats des premières cartes conceptuelles ;

  • La construction de cartes conceptuelles est difficile et demande beaucoup de concentration : la fréquence d'utilisation doit prendre en compte ce paramètre ;

  • Même lors de constructions individuelles, les cartes peuvent être complétées et réexploitées de façon collective. Cela permet de promouvoir le partage de connaissances et d'apprentissage.

par Estelle Bouillerce *

La carte conceptuelle, appelée aussi carte de connaissances est un graphique de structure hiérarchique dont les nœuds représentent des concepts, et les liens, les relations entre ces concepts. Des étiquettes de mots apposées aux liens permettent de préciser la nature de la relation qui unie les concepts (Martin Davies 2010). La carte conceptuelle ne doit pas être confondue avec son homologue la carte heuristique (ou mind-map), structurée de façon différente et possiblement plus illustrée.

 

Représentations graphiques des cartes conceptuelles et heuristiques


Les cartes conceptuelles présentent un intérêt dans divers domaines de l'apprentissage : mémorisation, présentation, travail collaboratif, par exemple. Cet article se propose de présenter l'intérêt pédagogique de ces cartes suivant deux entrées précises :

 

  • L'évaluation des processus d'apprentissage,
  • La compréhension de l'écrit.

Évaluer les processus d'apprentissage

Considérant que le point de départ de l'apprentissage est ce qu'une personne sait ou ignore avant un moment d'enseignement (Novak 1977), les cartes conceptuelles constituent un bon moyen de pointer les évolutions cognitives des élèves avant et durant les différentes étapes de l'apprentissage. Elles permettent également de mesurer la dimension individuelle de l'apprentissage que les tests conventionnels peuvent avoir plus de mal à atteindre.

Contrôler la structuration de la connaissance individuelle et collective

A ce titre, une étude a été menée par des chercheurs de l'université de Patras (Grèce) sur une classe de 6ème composée de 8 binômes (Koufou et al 2010). A l'aide d'un logiciel de conception de cartes, chaque binôme a construit et reconstruit, de façon individuelle puis collective, des cartes avant et après différentes phases d'une séquence pédagogique en biologie. Le cours a été construit en tenant compte des représentations conceptuelles initiales des élèves représentées sur leurs premières cartes. Les cartes collectées ont permis de récolter des données sur le fonctionnement de chaque binôme, de pointer les progrès individuels et les effets des consignes sur l'organisation des élèves. Les méthodes et ressources d'apprentissage ont été adaptées en fonction de ces retours. Les résultats de cette étude sont les suivants :

  • L'étude des cartes individuelles et collectives avant et après chaque phase de l'apprentissage aura permis de visualiser la compréhension et l'appropriation des concepts par chaque apprenant. Cette étude révèle l'efficacité de la carte conceptuelle comme outil de visualisation des représentations des élèves et de leurs évolutions.
  • L'usage des cartes permet de percevoir la part d'influence de l'activité collective sur la compréhension individuelle et vice versa. Les cartes collectives et individuelles se sont enrichies mutuellement au cours des différentes phases : dans un binôme, la carte collective aura bénéficié de la représentation exposée dans chaque carte individuelle. De même, l'apprenant ayant créé la carte la moins structurée ou complète au départ aura bénéficié à la fois du travail effectué en binôme et de l'apport de nouveaux concepts pour construire à la fin une carte individuelle beaucoup plus complète et structurée.

Les cartes comme indicateurs d'apprentissages significatifs

Selon Ausubel (Ausubel, 1963), l'apprentissage machinal, acquisition "non réfléchie" de données, s'oppose à l'apprentissage significatif, qui privilégie la mise en relation de nouvelles connaissances avec des connaissances déjà acquises. Dans cette perspective, une étude longitudinale finlandaise s'est penchée durant 6 années scolaires (1997 - 2003) sur l'usage des cartes conceptuelles en collège (Riley et al 2004). Cette étude a été menée avec le modèle de cartes conceptuelles développé par Mauri Ahlberg, professeur d'Education en Biologie et Durabilité à l'Université d'Helsinki, se distinguant notamment par leur construction pyramidale.
Le projet a été découpé en deux périodes de 3 ans pendant lesquelles 23 projets d'apprentissage ont été réalisés : 46 élèves impliqués dans la conception de cartes, élaborées et collectées à différents moments de l'année, dont 920 cartes individuelles. L'étude a révélé des indicateurs d'apprentissage significatif en identifiant le nombre de propositions et concepts pertinents par carte. L'analyse finale a rassemblé les observations de l'enseignante impliquée, l'influence des connaissances antérieures des élèves sur le passage d'un apprentissage machinal à un apprentissage conscient, et estimé le poids des trois phases collectives « enseignement-étude-apprentissage » sur ces variations d'apprentissage significatif.

Elle révèle que :

  • les cartes conceptuelles sont un moyen efficace pour rendre visibles et mesurer les compétences méta-cognitives des élèves : elles permettent en effet aux élèves de visualiser clairement ce qu'ils savent et ce qu'ils ont appris, leur permettant de comparer leurs cartes avant et à la fin d'un projet ou d'une activité. Du point de vue de l'enseignante, cela contribue en outre à apporter à chacun une image plus positive de son travail,
  • l'usage des cartes, en particulier informatisées, facilite la prise en compte de l'hétérogénéité dans la classe, accompagne la différenciation de l'apprentissage comme de l'évaluation : elles permettent en effet à l'enseignant de visualiser les représentations et de s'adapter à la façon de travailler de chaque élève.

L'élaboration d'une carte conceptuelle est cependant une tâche intellectuellement exigeante, qui peut présenter certaines difficultés pour des élèves et les mettre face à leur manque de connaissances sur un sujet. A l'inverse, les élèves peuvent avoir tendance à inclure tout ce qu'ils savent dans leurs cartes. Il importe donc de se centrer précisément sur ce que chaque élève apprend au cours du projet. L'étude conclut en effet, qu'au regard des cartes conceptuelles récoltées, tous les élèves acquièrent des connaissances, quel que soit leur niveau de départ.

Les cartes comme outil d'aide à la compréhension écrite

A l'université

Une étude reportée lors de la conférence internationale sur les Cartes Conceptuelle en 2010, a évalué l'impact de la création de cartes conceptuelles numériques sur l'amélioration de la compréhension écrite de l'anglais langue seconde. Reinaldes Dias, de l'université fédérale de Minas Gerais (Brésil) a mené ce projet de recherche-action en classe d'anglais, avec ses étudiants de niveau faux-débutants et de cursus différents (premier cycle, ingénierie, sciences sociales et langue). A la différence d'une étude classique où des chercheurs pénètrent un environnement d'apprentissage pour en tirer des données, la recherche-action est un projet de recherche mené par un enseignant en collaboration avec ses élèves dans le but d'améliorer un contexte d'apprentissage et répondre à des objectifs précis. Ici, les étudiants et leur enseignante ont suivi un protocole spécifique (Burns 1999) pour analyser leur situation d'apprentissage et parvenir à améliorer leurs stratégies de compréhension de l'écrit. Les quatre phases indispensables à l'usage pédagogique des cartes (formation au logiciel et à la méthodologie, création de cartes, évaluation et rédaction de rapports) ont été étudiées avant de parvenir à des conclusions sur l'intérêt du recours à cet outil pour la compréhension de l'écrit.

  • L'analyse des points de vue élèves soulignent que la représentation visuelle des informations améliore leur prise de conscience du processus de lecture et leur capacité de compréhension.
  • L'enseignante relève pour sa part que les cartes facilitent l'autonomie des élèves dans la façon d'organiser les connaissances acquises lors de la lecture. Elle note cependant l'aspect chronophage et exigeant pour les élèves de l'activité de construction de cartes, point relevé antérieurement (Naidu 1991).

Au primaire

Une équipe de chercheurs de l'université de Taiwan (Chang et al 2002) a étudié l'impact des cartes conceptuelles sur l'amélioration de la compréhension et la synthèse de textes pour des élèves de primaire (126 élèves chinois de 4 classes). Partant de l'intérêt des stratégies de lecture via l'usage d'organisateurs graphiques (Dowhower 1999), ils ont voulu savoir si les méthodes de correction et d'étayage (Bruner 1950) combinées à l'utilisation des cartes conceptuelles pouvaient pallier certains inconvénients :

  •  L'intervention d'un graphique expert (l'enseignant) dans la compréhension du texte : question de la passivité de l'apprenant,
  •  La création d'un graphique par les apprenants à partir d'un texte : activité difficile et chronophage.

Des tests ont été effectués en amont du projet, au moment de l'activité, et en aval du projet, afin de voir l'impact sur le moyen terme de ces stratégies. Etalée sur 7 semaines, la recherche a été menée sur 3 groupes expérimentaux et 1 groupe contrôle créés au hasard, en équilibrant le nombre de filles et garçons.

  • Un groupe utilisant la méthode de correction de carte. Une carte comprenant 40% d'erreurs élaborée par l'enseignant : les élèves corrigent les concepts et liens qu'ils estiment erronés après lecture du texte à l'origine de la carte. Les pourcentages de réussite sont ensuite calculés.
  •  Un groupe utilisant la méthode d'étayage. Une carte confectionnée par l'enseignant est proposée aux apprenants. Elle comprend un certain nombre de données aidant à la compréhension du texte. La carte est complétée par les élèves. Au fur et à mesure du travail sur le texte, de moins en moins de données sont fournies et de plus en plus d'éléments sont à compléter. Au final les apprenants construisent la carte complète et doivent déterminer les éléments clés qui composent le texte ainsi que les liens entre ces éléments.
  • Un groupe utilisant la méthode de création de cartes. Après lecture du texte, les apprenants construisent une carte dans son intégralité.
  • Un groupe contrôle

D'après les résultats obtenus, la correction de cartes s'est avéré la méthode la plus efficace pour améliorer la compréhension écrite et la capacité de synthèse des apprenants. Le fait de fournir une structure et des informations partielles semble en effet constituer une façon pertinente d'intégrer les cartes conceptuelles au primaire. L'étude montre également que la technique de l'étayage s'avère plus efficace sur le long terme que l'absence de carte.

Conclusion

L'usage pédagogique des cartes conceptuelles contribue à rendre visible, à mesurer et à évaluer des processus d'apprentissage sous-jacents, autant collectifs qu'individuels. L'intégration des cartes dans l'enseignement doit cependant être méthodique et nécessite un temps d'appropriation non négligeable. Elles permettent cependant à l'apprenant de se situer dans son processus d'apprentissage, de mieux utiliser ce qu'il sait et d'identifier ce qu'il a appris. Côté enseignant, les cartes conceptuelles permettent de s'adapter à la façon de travailler et d'apprendre, propre à chacun des élèves. Enfin, la représentation spatiale des informations offerte par les cartes conceptuelles, peut jouer un rôle positif dans l'amélioration de la compréhension de l'écrit. On peut noter que l'arrivée des cartes conceptuelles numériques appuie d'autant mieux cet usage que les fonctionnalités sont variées.

* Estelle Bouillerce - Consultante freelance - Chargée de projets FAD/TICE

date de publication : 06/05/2014

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Références bibliographiques :
Martin D (2010), “Concept mapping, mind mapping and argument mapping: what are the differences and do they matter?”. High Educ DOI 10.1007/s10734-010-9387-6
Novak J.D (1977). A theory of education. Ithaca. NY : Cornell university Press
Andreanna K.Koufou, Marida l.Ergazaki, Vasilis L.Komis, Vasiliki P.Zogza (2010), « Monitoring individual and collaborative knowledge structure using computer based conCept mapping ». 4° conférence Internationale sur les Cartes Conceptuelles
Ausubel D (1963). The Psychology of Meaningful Verbal Learning. New York: Grune & Stratton
Nigel R.Riley et Mauri Ahlberg (2004), “Investigating the use of ICT-based concept mapping techniques on creativity in literacy tasks.” Journal of Computer Assisted Learning 20. Blackwell Publising
A.J Canas, J.D Novak, F.M Gonzales, Eds. Pampelune (2004), “Six years of design experiments using concept mapping – At the beginning and at the end of each f 23 learning projects”. Conference on Concept Mapping
Reinildes Dias (2010), “Concept map: A strategy for enhancing reading comprehension in English as l2”. 4th Conference in Concept mapping, Vina del mar Chile.
Kuo-en Chang, Yao-Ting Sung, Ine-Dai chen (2002), “The effect of concept mapping to enhance text comprehension and summarization”. The journal of Experimental Education. 71(1), 5-23
Burns A (1999). Collaborative action research for English language teachers. Cambridge: Cambridge University Press
Naidu D (1991) Effects of post-questioning, concept mapping and feedback on cognitive performance in distance education. PhD thesis, Concordia University

 

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