( Adapté d’un essai de réflexion écrit pour l’Atelier de cognition spatiale DFG / NSF Juillet 2009, New York)
Extraire du sens des données spatiales n’est pas facile pour de nombreux étudiants. Sur sa surface, une représentation géospatiale comprend des points, des gribouillis et des taches de couleur. Le processus de transformation de ces points, gribouillis et taches en une explication scientifique semble terriblement sous-contraint. Où commencer un étudiant? Comment se fait-il que des penseurs spatiaux habiles puissent construire des inférences significatives sur les processus causaux à partir d’observations de la forme, de la taille, de la position, de l’orientation, de la configuration ou de la trajectoire d’objets ou de phénomènes? Quel échafaudage un éducateur peut-il mettre en place pour aider un élève mystifié à commencer à penser méthodiquement et de manière productive aux données spatiales, sans simplement lui dire la réponse?
Je suggère qu’il peut être possible et utile de doter ces étudiants d’une suite de « modèles d’hypothèses » qui correspondent à des modèles spatiaux distinctifs et fréquemment observés. Pour au moins certains modèles spatiaux, je suggère qu’il existe un ensemble limité de types d’interprétations que les géoscientifiques appellent encore et encore.
Quatre exemples de phénomènes qui sont regroupés dans l’espace à la surface de la Terre. informations sur la source de l’image Par exemple, il est assez courant d’observer qu’un processus, un phénomène ou un type d’objet est groupé spatialement à la surface de la Terre. L’illustration montre quatre exemples de phénomènes qui ont le même motif spatial (regroupement) mais quatre explications différentes: (En haut à gauche) Les crabes sont regroupés dans les cheminées hydrothermales du fond marin parce qu’ils sont attirés par une source de nourriture à cette localité. (En haut à droite) Des pépites d’or ou de minéraux lourds sont regroupées dans des parties lentes des rivières parce que leur processus de transport antérieur est devenu inefficace dans cette localité. (En bas à gauche) Les sources hydrothermales se regroupent le long des crêtes médio-océaniques parce que le magma chaud se produit près du fond marin à cette localité. (En bas à droite) Les lacs se regroupent dans la moitié nord de l’Amérique du Nord parce que dans cette localité, les modèles de drainage ont été perturbés par la glaciation du Pléistocène.
Chacune de ces explications peut être vue comme une instance spéciale d’une classe plus large d’explications pour l’observation que les X sont regroupés dans l’espace à la surface de la Terre. Nous pouvons généraliser chacune de ces explications, et en ajouter une de plus, comme ceci:
Cette notion est étroitement liée à l’idée de « schémas » en sciences cognitives, décrite par Ruetschi et Timpf (2005) comme « des schémas mentaux récurrents qui aident les gens à donner un sens à leurs perceptions et à leurs actions. »Pour une utilisation dans l’enseignement des sciences, je suggère le terme « modèle d’hypothèse » pour communiquer aux étudiants et aux enseignants que (a) c’est un outil que les étudiants peuvent utiliser pour créer des hypothèses ou des interprétations possibles, et (b) c’est le travail des étudiants de compléter l’interprétation en utilisant les modèles fournis comme points de départ possibles. L’utilisation de l’échafaudage externe des modèles d’hypothèses est destinée à développer les schémas mentaux des étudiants jusqu’à ce que le processus d’extraction du sens des données spatiales devienne plus presque automatique et que les modèles papier ne soient plus nécessaires.
Idée de recherche: Fournir aux étudiants un tel « modèle d’hypothèse » les aide-t-il vraiment à générer des interprétations candidates à partir d’observations de phénomènes qu’ils n’ont pas explicitement étudiés?