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Pour citer cet article : Duroisin Natacha, Demeuse Marc, Bohbot Véronique D. (2016). Apprendre l’espace à l’école. Cahiers Pédagogiques, 527, 48-49.

Une équipe de chercheurs travaille sur les apprentissages scolaires ayant trait aux compétences spatiales : une thématique sous-estimée à la croisée de différents champs disciplinaires, sciences de l’éducation, psychologie cognitive et neurosciences.

Qu’est-ce que la cognition spatiale ? Il s’agit de ce processus par lequel l’individu perçoit, emmagasine, rappelle, édite et communique les informations spatiales dont il dispose sur un environnement fréquenté. À partir de ces informations, l’individu peut notamment concevoir des cartes cognitives, représentations de l’environnement qu’il crée mentalement. Il les utilise pour se rendre d’un endroit à l’autre de la ville, lorsqu’il prend des raccourcis ou lorsqu’il indique le chemin à suivre à une autre personne. De ce point de vue, l’espace n’est plus seulement considéré comme un objet que l’on apprend et que l’on utilise pour agir (comme des contenus disciplinaires en géométrie par exemple), il constitue également un moyen pour appréhender et comprendre les processus cognitifs impliqués lors d’activités diverses. C’est en ce sens qu’est considérée la cognition spatiale par les chercheurs en sciences cognitives et en neurosciences. Un des objectifs principaux poursuivis est de comprendre comment sont interprétées et organisées en mémoire les informations d’apprentissage, en lien avec la navigation spatiale notamment. Pour naviguer dans un environnement, l’individu peut principalement recourir à deux types de stratégies. Plusieurs années après les recherches menées par Tolman sur le rat en 1948, c’est en 1978 que ces deux stratégies ont été décrites par John O’Keefe, colauréat du prix Nobel de médecine 2014, et son collègue Lynn Nadel. L’une est spatiale, c’est-à-dire que l’individu élabore des cartes cognitives à l’aide de repères et d’indices visuels pour déterminer où il se trouve et où il veut se rendre. L’autre stratégie est de type stimulus-réponse, c’est-à-dire que l’individu ne prête pas attention à son environnement et effectue les trajets de façon automatique, à la manière d’un GPS (deuxième rue à droite, troisième rue à gauche).

Cartes mentales ou stimulus-réponse

Les récentes recherches réalisées en neurosciences par le professeur Bohbot et son équipe au Douglas Mental Health University Institute, McGill University, ont mis en évidence que les individus qui utilisent une stratégie spatiale sont les seuls sujets à présenter une activité significative de l’hippocampe lors de tâches de navigation dans des environnements virtuels. Ils ont aussi remarqué une diminution de l’activité cérébrale chez ceux qui utilisent une stratégie de type stimulus-réponse. Cette activité a été observée à l’aide de l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle. Cette équipe de recherche a également montré que la stratégie de mémoire spatiale est associée à plus de matière grise au niveau de l’hippocampe. Il s’agit d’un fait important, puisque l’on sait que la diminution de la substance grise dans l’hippocampe est un facteur de risque pour de nombreux troubles neurologiques et psychiatriques et le développement, à plus long terme, de pathologies telles que la dépression ou l’Alzheimer. En outre, ces chercheurs ont démontré que les gens ont de moins en moins recours à la stratégie spatiale avec l’âge. Nous avons pu confirmer ce résultat par des recherches menées avec des enfants et des adolescents âgés de 6 à 15 ans, puisqu’il est apparu qu’à partir de 10-11 ans, la stratégie spatiale préférentiellement adoptée était une stratégie de type stimulus-réponse. Sur la base de ces découvertes en neurosciences et compte tenu du fait qu’il est fondamental d’exercer la navigation spatiale pour préserver les structures cérébrales, nous avons analysé les programmes d’études et les évaluations nationales et internationales, afin d’identifier les compétences de navigation qui étaient exercées et évaluées dans l’enseignement primaire et secondaire. Il en ressort que la navigation spatiale n’est exercée qu’entre 5 et 12 ans, qu’il n’est pas fait mention de cette compétence dans les programmes de l’enseignement secondaire, et qu’elle n’est, à aucun moment du cursus scolaire, formellement évaluée.

Développer les habiletés spatiales à l’école et hors de l’école

En bref, que retenir de ces recherches pour améliorer l’enseignement ? Il s’avère primordial d’exercer les habiletés spatiales, notamment la navigation spatiale, chez les élèves, d’autant plus que ces habiletés spatiales ne font l’objet que de rares évaluations. Dès l’enseignement primaire, il est important d’expliquer à l’élève son fonctionnement cognitif et la manière dont il peut entretenir ces capacités cognitives. Il est fondamental d’exercer les stratégies spatiales chez les élèves dès le plus jeune âge, afin de stimuler leur hippocampe.

Plusieurs pistes concrètes peuvent être poursuivies par les enseignants de maternelle, primaire et de secondaire (toutes disciplines confondues) :

• aiguisez le sens de l’observation du détail : sensibilisez les élèves à l’espace qui les entoure ;

• que ce soit en classe ou en dehors de celle-ci (dans la cour de récréation ou en ville), prenez le temps de faire remarquer à vos élèves que l’espace est composé d’une multitude d’objets aux couleurs et formes variées. Ces objets peuvent les aider à se situer dans l’environnement, à prendre des repères, à se faire comprendre par autrui, etc. ;

• dans des exercices sur support papier-crayon, apprenez également à vos élèves à faire attention aux détails. En géographie, prenez le temps de leur faire observer les cartes et demandez-leur de prêter une attention aux contours des pays par exemple. Vous proposerez ensuite des exercices ludiques sous la forme de casse-tête ;

• travaillez les relations entre les points de repère ;

• lors de sorties, demandez à vos élèves de prêter une attention particulière à l’emplacement des repères qui composent l’environnement (tel bâtiment est à droite de tel autre bâtiment). Cet exercice permettra également de travailler la latéralité des enfants (gauche-droite) ainsi que le processus de décentration (c’est-à-dire le changement de perspectives) ; • en classe, lors d’un exercice papier-crayon ou avec du matériel concret, demandez à vos élèves d’exprimer la position de plusieurs objets (tel solide est situé ou représenté à droite d’un autre solide) ; • invitez l’élève à réaliser des cartes cognitives de son environnement ;

• lorsqu’ils ont pris connaissance d’un environnement, demandez à vos élèves de le représenter sur une feuille de papier blanc. Commencez par des exercices simples, faites-leur dessiner la classe, la cour de récréation ou encore l’école (point de vue allocentrique ou vue du dessus). Des exercices plus complexes pourront ensuite être réalisés : dessin du plan de la ville, d’un itinéraire précédemment parcouru (de la gare à l’école, par exemple). Avec les plus jeunes élèves, il est possible d’utiliser du matériel concret pour concevoir cette représentation ; vous pouvez, par exemple, proposer de réaliser la maquette de la classe en mettant à disposition des objets miniatures représentant le mobilier ;

• incitez les élèves à parcourir de nouveaux itinéraires (cela les contraindra à développer une bonne représentation de l’espace dans lequel ils évoluent) ; • si c’est possible, demandez à vos élèves de se rendre en classe en empruntant un autre chemin que d’habitude (en traversant d’autres salles, par exemple). Lors d’une sortie, demandez-leur de vous indiquer les directions à prendre et le chemin à emprunter, faites-les réfléchir à de nouveaux itinéraires;

• utilisez du matériel concret pour représenter des concepts plus abstraits ;

• en mathématiques, optez pour l’utilisation de réglettes cuisenaires (appréhender les nombres en observant la longueur et la couleur des réglettes), faites découvrir les notions de distance en les faisant parcourir physiquement (un centimètre et dix centimètres avec le doigt, dix et cent mètres en marchant dans la cour de récréation) ou en utilisant un même instrument (un décamètre, par exemple, pour leur faire découvrir ce que sont dix mètres et ce qu’est le kilomètre) ;

• en sciences, faites apprendre la notion de volume en manipulant des cubes de dimensions différentes.

Les sites des auteurs

D’autres exercices et informations peuvent être trouvés en vous rendant sur nos sites internet : www.espace-abstraction.be (site internet proposant des situations d’apprentissage et des informations théoriques sur le développement de compétences spatiales chez les élèves du primaire et du secondaire), www.vebosolutions.com (site internet sur la santé cognitive).

Pour citer cet article : Duroisin Natacha, Demeuse Marc, Bohbot Véronique D. (2016). Apprendre l’espace à l’école. Cahiers Pédagogiques, 527, 48-49.