425 - L'élévation des potentialités éducatives des images pour améliorer l’apprentissage des sciences à l’école.

Hassen-Reda DAHMANI

LDS (Laboratoire de Recherches en Didactique des Sciences), ENS Kouba - Alger

LIRDEF/D&S (EA 3749), Universités Montpellier 2 et Montpellier 3

 

Mots clés : Didactique des sciences, élèves, apprentissage, images scientifiques, transcodage.

Résumé : L'exploitation adéquate de systèmes sémiotiques non verbaux (tels que schémas, dessins, graphes...) est un enjeu didactique certain pour l’enseignement des sciences. Partant du fait que les images sont « des moyens d’expression qui orientent l’activité cognitive de l’élève dès le début de l’apprentissage et répondent à des besoins d’information fondamentaux » (Vezin et Vezin, 1988, p.655) mais aussi que « toute image se différencie de ce qu’elle représente parce qu’elle n’induit pas les mêmes actions-perceptions, donc les mêmes interprétations » (Clément, 1996, p.418) notre travail consistera alors à identifier les conditions qui permettent d’affecter aux images un rôle efficace dans l’apprentissage. Nos travaux proposent de dépasser l’hypothèse d’un lien directe entre images et acquisition de connaissances au profit de l’idée de médiation en vue d’apprendre aux élèves à recourir aux images comme des langages opératifs de la pensée. Une activité réalisée en 2005 à Alger a consisté à amener des élèves (60 élèves, âgés de 14-15 ans) du niveau 4e année d’un collège algérois (classe de 3e en France), à produire différentes transformations graphiques à partir d’une même image figurative proposée par l’enseignant. Celle-ci représentait de manière très dépouillée un écosystème forestier montrant une série d’arbres dont la disposition spatiale caractéristique pouvait être la résultante de l’effet d’un phénomène naturel que les élèves devaient élucider : la compétition entre individus vis-à-vis du facteur lumière. Le but était double : scientifique d’une part, en amenant les élèves à extraire de nouvelles informations à partir des graphes produits avec l’aide de l’enseignant afin que soit identifié le phénomène naturel n’apparaissant pas d’emblée dans l’image de départ; didactique d’autre part, par la familiarisation des élèves de ce niveau scolaire à des activités de conversion intrasémiotique afin de les éduquer à l’image et à l’abstraction. Les productions textuelles et graphiques de certains élèves rendent compte de l’évolution du processus de conceptualisation mais aussi des difficultés et contraintes qui s’y sont interposé. Cette étude de cas, transférable à d’autres publics d’élèves (d’autres contextes ou d’autres niveaux scolaires), fait ressortir que ce type d’activité, pour être efficace, doit être accompagné par des interactions langagières afin d’instaurer au sein de la classe un processus de négociation et de construction de sens. Ce type d’activité rejoint les recommandations de Duval (1995) qui indique la nécessité d’un tel travail d’apprentissage spécifique « centré sur la diversité des systèmes de représentation, sur l’utilisation de leurs possibilités propres, sur leur comparaison par mise en correspondance et sur leurs « traductions » mutuelles l’un dans l’autre » (p.6).

Ce sont autant de points qui interrogent le système éducatif en amont pour le développement précoce chez les élèves de compétences en termes d’activité de transcodage et de raisonnement.

 

1. Problématique

Dans le cadre de l’apprentissage en contexte scolaire, les images scientifiques proposées par les enseignants à leurs élèves peuvent souvent avoir des effets contraires aux effets attendus car souvent considérées, à tort, comme autosuffisantes. Les images ne  constituent que  des « représentations » forcément réductrices de « réalités » plus globales et complexes d’où la nécessité de clarifier le rôle et la fonction des images scientifiques dans l’enseignement et d’éclairer le choix des enseignants dans leur utilisation. Nous proposons dans cette présente étude d’identifier certaines conditions qui permettent de transformer l’image en connaissances.

Notre préoccupation s’inscrit dans les problématiques que les recherches en didactique interrogent actuellement concernant le rôle essentiel que jouent les systèmes sémiotiques verbaux (l’écrit et l’oral) et non verbaux (les images) dans le processus d’apprentissage et d’enseignement. Nous désignons  notamment :

  - l’adéquation d’un système sémiotique avec un type de tâches à accomplir, de connaissances ou de compétences à acquérir ;

  - les difficultés rencontrées par les élèves lors d’un changement de système ;

Ce sont des questions didactiques qui interrogent le système éducatif en amont et que cette étude se donne comme objectif de clarifier d’un certain point de vue.

 

2.  Cadre théorique

L’intérêt du cadre théorique que nous développons ci-après peut servir de base pour décrire et analyser, d’un point de vue épistémologique, les conceptions contrastées que nous pouvons avoir sur les images et qui, dans le domaine de l’enseignement, sont susceptibles d’expliquer certaines pratiques. Ceci nous autorisera, dans un deuxième temps, à concevoir une séquence d’enseignement qui consistera à éprouver la fonctionnalité des images dans l’élaboration du savoir par les élèves.

 

2.1. Définir l’image

Les images en tant que représentations sémiotiques visuelles sont reconnues pour être essentielles pour l’activité cognitive de la pensée. Dans le domaine scolaire, Vezin et al indiquent qu’elles sont « des moyens d’expression qui orientent l’activité cognitive de l’élève dès le début de l’apprentissage et répondent à des besoins d’information fondamentaux » (1987, p.655).

Mais au juste, qu’est-ce qu’une image ? Question toujours d’actualité en raison probablement du caractère équivoque du mot “ image ” et de l’illusion d’iconicité que ce vocable recouvre. Nous éviterons de privilégier une définition parmi les nombreuses définitions que nous pouvons rencontrer dans l’abondante littérature qui traite de l’image. D’une part, parce qu’il n’est pas possible ou même souhaitable d’enfermer l’image dans une signification qui ne pourra être que restrictive et réductrice en raison du fait, comme le note Faucher,  de la diversité de ses emplois: « image-objet, image-langage, image d’acquisition, de découverte, de comparaison, de visualisation » (in Danset-Léger, 1980, p.19). D’autre part, parce que l’objectif de notre étude n’est pas guidé par le souci du consensus mais s’inscrit dans la recherche d’une utilisation fonctionnelle et didactique de la notion d’image.

Nous pouvons cependant retenir, avec Astolfi, qu’une image est une représentation visuelle, caractérisée par la présence de signes non linguistiques (1997). Un signe étant une entité que nous pouvons percevoir grâce à nos sens, révélant à la fois quelque chose qui est présent (le signifiant) et quelque chose qui est absent (le signifié ou référent). Le signifié et le signifiant, lorsqu’ils sont combinés, donnent la signification. En outre, une image est composée de signes iconiques s’accordant relativement avec une « réalité » donnée ainsi que de signes plastiques (couleurs, formes, composition...). L’image illustre souvent un texte et peut parfois le compléter, voire apporter des significations différentes. De manière générale, deux aspects peuvent être vus comme les deux pôles d’une dimension des images : le réalisme (recherche d’une conformité ou correspondance systématique à tous les aspects de l’objet représenté) et la stylisation (qui correspond à une recherche de simplification et d’épuration, d’où parfois une certaine déformation). Avec L’avènement d’un nouveau type d’images dans l’enseignement, les images numériques (infographiques), la définition de l’image a encore évoluée : d’un objet d’illustration, elle intègre dorénavant les notions de simulation, de manipulation et d’interactivité. C’est ainsi que l’image numérique introduit une rupture radicale dans la représentation (Dagognet, 1984, p.60). Nous n’omettrons pas de citer les images mentales, nos connaissances y sont indissociablement liées. Elles constituent les premières formes de représentation qui nous viennent à l'esprit, d’où la nécessité de les prendre en compte.

 

2.2. Différentes conceptions sur l’image

Dans cette partie, nous essayons d’identifier les grandes tendances épistémologiques qui affectent à l’image, de manière conditionnelle ou non, un rôle dans le processus de la communication et de la cognition. Nous baserons cette analyse épistémologique (Dahmani, 2009) d’un point de vue sémiologique, la sémiologie vue en tant que science qui se préoccupe non seulement des "signes" mais aussi de la production de sens et de l'interprétation.

A- Une première conception attribue à l’image une fonction de langage au même titre que le langage verbal et écrit. Même si l’image n’est certes pas un langage au sens strict du terme, en ce qu’elle n’est pas composée par un ensemble de symboles, comparables aux lettres de l’alphabet, Saint-Martin indique cependant que « les représentations visuelles sont des pratiques sémiotiques signifiantes, c’est à dire constituants des langages » (1987, p.12). Pour le moins,  Herscher indique que l’image « sollicite la parole » et « elle est à l’intersection du regard et de la parole et avec l’image, ce n’est pas uniquement le sujet pensant, ni le sujet parlant, mais le sujet regardant qui considère le réel comme un spectacle à comprendre » (in Saint Martin, 1987, p.7).  L’image concoure ainsi au processus de communication et de cognition de manière spécifique et complémentaire avec les autres registres langagiers ; Ainsi, comme le postule Danset-Léger (1980), « l’’image et le langage sont des modes d’une même fonction sémiotique » (p.120). Dans ce cas, l’image est alors considérée comme le complément naturel des autres registres langagiers, tout comme les différents organes des sens de l’individu qui se complètent tout en réalisant, chacun, des fonctions spécifiques de recueil et de traitement d’informations. C’est une conception que nous qualifierons de « systémique » dans le sens où les différents registres sémiotiques constituent une sorte de supra-système langagier cohérent dont les éléments participent de manière concomitante et coordonnée à donner du sens.

B- Une deuxième conception, qui oppose cette fois-ci le registre linguistique proprement dit à l’image : 

- d’un côté, le registre verbal est valorisé au détriment du registre non verbal. Selon Jacobi (1990), certains auteurs ne prennent en compte que la composante linguistique d’un message. L’image par rapport au verbal aurait un caractère d’immédiateté, donc moins propice à la réflexion (Meunier, 1998). On se souviendra que, à la suite des fortes réticences de Piaget et de Bachelard, l'image a longtemps été considérée comme un obstacle à l'accès à une véritable pensée scientifique, s’érigeant ainsi en « véritable obstacle épistémologique » (Peraya, 1995, p.123). Des auteurs, à l’instar de Vezin, réfutent cette approche en affirmant que « l’illustration intervient dans un processus de communication et répond à un besoin d’information par rapport aux données verbales correspondantes » (1986, p.110).

- De l’autre côté, c’est l’image qui supplante le verbal. L’image aurait « une vertu « iconale » qui n’existe pas dans le codage linguistique » (Danset-Léger, 1980, p.116). Dans ce cas, les illustrations (dessins, schémas, graphes ou toutes autres figures) seraient plus directement accessibles qu’une présentation verbale. Jacobi, bien que reconnaissant l’importance de l’énoncé linguistique, plaide l’idée que les ressources de visualisation sont capables de reformuler une notion ou un concept scientifique dans un code plus universel, et donc facile à comprendre par le lecteur (1990). Comme pour renforcer l’importance de l’image, Richaudeau indique que « les formes de mémoire les plus efficaces sont celles de nature visuelles et affectives » (1999, p.147). Cette conception de la primauté de l’image sur le langage nous parait être assez répandue, notamment en milieu éducatif. Cette conception prône que l’image aurait un effet attentionnel, explicatif et rétentionnel accru. Les travaux de ce type, plus souvent anglo-saxons, ont accumulé des résultats qui tendent à prouver « l’efficacité de l’image dans l’éducation scientifique et postulent l’existence d’une PSE (Pictoral Superiority Effect) » (Jacobi, 1990, p.130). Ceci conduit ainsi à considérer, d’après Duval,  que toute représentation visualisante pourrait se suffire à elle-même. En d’autres termes, « on reconnaît les privilèges didactiques de l’ « image », ou du « dessin », par rapport au « langage » (2003, p.38). Il semble donc qu’il existe une conception qui fait abstraction d’un lien organique possible entre les différents registres sémiotiques et qui parfois même, les oppose.  C’est une conception que nous qualifierons de « discriminatoire ».

C- Enfin, une troisième conception peut être identifiée. Nous la qualifierons de conception « alternative » ou « à tiroirs ». Elle consiste à considérer qu’« il existe un double codage des informations en mémoire permanente : certaines informations pourraient être stockées sous une forme verbale, d’autres sous forme « imagée », d’autres selon ces deux formes » (La Bordure, 1997). 

 

2.3. Quelles conséquences pour l’enseignement ?

Comment doit-on alors utiliser l’image pour lui faire exercer un rôle efficace dans les apprentissages ? Finalement, il s’agit de nous interroger sur les types de rapports qui existent entre l’image et la connaissance, rapports que certains facteurs n’aident pas à établir de manière nette : la diversité des images et leur polysémie, la pluralité des supports, mais aussi nos conceptions et nos capacités intellectuelles, nos vécus socioculturels et nos parcours scolaires différents.

Dans le contexte de l’enseignement scientifique, il est à noter un attachement beaucoup plus au produit (l’image) qu’au processus qui y a conduit et il est fréquent de considérer que le fait de «voir » aide à comprendre  « à la condition que ce qui est montré ait un fort caractère de ressemblance avec l’objet d’étude » (Dahmani et Schneeberger, 2008). Il y a donc, sur le plan de l’apprentissage scientifique, des risques pédagogiques certains à confondre réel et représentation car le sens n’est pas inhérent à l’image en tant que telle.

Ainsi, faudrait-il considérer à l’instar de Vezin et Vezin (1988) que « l’image ne communique pas une signification toute faite mais incite à une activité constructive de par la liberté de lecture à laquelle elle conduit » (p.659), d’où l’intérêt de l’image. De plus, la connaissance de  « histoire » de l’image, des modalités techniques de son obtention et des intentions du sujet qui l’a produite sont des éléments nécessaires pour l’apprentissage. Puis, la capacité du lecteur (le récepteur) à analyser l’image, à la décrypter et à l’interpréter est une autre condition de la recevabilité de l’image. Enfin, et c’est sur ce dernier point que notre travail sera axé, la capacité des élèves à transformer une image, afin de la « faire parler » dans le but d’en extraire les informations pertinentes. Cette voie peut s’avérer hautement productive, instructive et formatrice pour l’élève.

Il s’agit alors pour nous d’analyser comment doit s’opérer et se négocier la transposition didactique des images dans le contexte de l’enseignement scientifique pour réaliser cet objectif. C’est une question fondamentale que notre analyse devrait pouvoir contribuer à élucider.

 

3. Hypothèses et question de recherche

Du point de vue de l’apprentissage, il est d’une part nécessaire que l’utilisation des images dans l'enseignement suppose, comme le notent Gouanelle et Schneeberger, « qu'elle soit associée à des tâches qui aient véritablement un sens pour l'élève. Une image isolée de son contexte est difficile à interpréter par l'élève s'il ne peut la rattacher à des connaissances ou à des interrogations portant sur le domaine correspondant » (1996, p.84). D’autre part, il est également avantageux de mobiliser, en les coordonnant, les différents systèmes sémiotiques qui interviennent dans la construction de significations (langage verbal et écrit, langage figuratif et graphique). Cela peut permettre à l’élève de mieux appréhender un représenté donné. Pour satisfaire à ces deux nécessités, la capacité des élèves à produire des images sera essentielle car cela peut conduire à une meilleure compréhension des règles de construction des images et donc des règles d’interprétation de celles-ci (Droz et al, 1978). La difficulté  sera alors de faire produire des images aux élèves et les inciter en même temps à développer envers elles une réflexion critique et distancée.

Ainsi, c’est en accord avec l’approche constructiviste de l’apprentissage qu’il nous semble nécessaire d’accorder une grande importance aux activités de symbolisation, de reformulation et de transcodage dans l’enseignement. L’appropriation des images à travers des reprises schématisantes est à développer très tôt chez les élèves, ce qui leur permet, à travers une attitude de modélisation, de leur faire acquérir les démarches intellectuelles mises en jeu dans celle-ci. Une familiarisation précoce peut se réaliser à travers des activités de conversion intrasémiotique des images (passage d’une représentation à une autre) rendant les élèves plus actifs dans la compréhension et développant des aptitudes de communication qui peuvent être incorporées dans les processus d’argumentation en classe.

C’est ce que nous tentons de mettre en œuvre dans la séquence d’enseignement qui va être présentée.

 

4. Méthodologie

4.1. Le contexte

L’activité porte sur l’analyse d’un dessin. Elle est proposée à des élèves de 14-15 ans de deux classes de 4e année (fin du cycle du moyen) d’un collège à Alger et à laquelle nous avons associé leur enseignant de Sciences Naturelles. Le document en question (voir Fig.1) présente, de manière réaliste et sous la forme d’un graphe, un ensemble d’arbres dont la disposition ou distribution spatiale n’est pas fortuite.

 

 

Figure 1 : Planche prise d’un manuel d’apprentissage de l’anglais scientifique (Adams, 1976, p.30) et adaptée pour les  besoins de l’expérimentation.

 

Ce dessin, volontairement épuré par nos soins par rapport à l’original, est présenté dans le contexte d’une salle de classe pendant un cours de Sciences naturelles. Il était ainsi attendu par nous que ce dessin soit traité d’un point de vue scientifique par les élèves avec l’aide de leur enseignant. Bien que ce dernier ait présenté l’activité comme une séance hors programme, elle a cependant tout de suite suscité l’intérêt de ses élèves probablement parce qu’elle sortait du cadre formel (et probablement à cause de notre présence dans la salle). A ce titre, nous étions conscients que cette situation didactique ne s’accordait plus avec une situation de contrat didactique classique. Nous l’avons donc traitée comme une étude de cas.

 

4.2. Le concept scientifique mis en jeu

La disposition en strates des arbres serait la résultante de l’effet d’un phénomène naturel que les élèves étaient appelés à mettre en évidence : la compétition entre les espèces végétales vis-à-vis d’un facteur environnemental limitant, la lumière. Le niveau de culture générale des élèves de la tranche d’âge concernée (14-15 ans) et les quelques connaissances scolaires élémentaires acquises par ceux-ci au cours de leur scolarité antérieure à propos des interactions entre les êtres vivants et leur environnement physique et biologique nous paraissaient adaptés et suffisants pour leur exposer une telle approche du concept de compétition intraspécifique. « La compétition chez les végétaux est la lutte entre des individus ou des populations qui exploitent, dans la forêt par exemple, une même ressource (eau, sels minéraux, espace, lumière, …). La compétition sera d’autant plus intense entre deux espèces qu’elles auront des exigences écologiques voisines. Cette compétition dépend aussi de la densité des populations en présence » (Wikipédia, lu le 27 Mars 2012).

 

4.3. Les activités proposées

Il est demandé en premier lieu aux élèves de commenter le document sans qu’aucune autre information que celles présentent sur le document ne soit apportée. Ce document ne contient ni titre, ni légende, seuls quelques repères chiffrés sont présents sur la planche. Les élèves disposent de dix minutes pour réaliser ce premier travail qui a pour but de relever ce que les élèves apportent comme éléments de commentaires. Plus tard dans la séance, des productions graphiques sont proposées aux élèves organisés par groupes. Elles ont pour but de faire évoluer le processus de conceptualisation.

 

4.4. La méthode d’analyse

Les productions textuelles individuelles générées par les élèves sont analysées en essayant de relever les idées formulées et de différencier les textes produits entre textes descriptifs, explicatifs et argumentatifs. Ceci pouvant nous permettre de jauger la capacité des élèves à établir des liens entre les différents éléments de la figure. Dans cet article, deux productions textuelles prises comme exemple sont présentées dans la langue en usage dans l’enseignement des sciences en Algérie (langue arabe classique) et traduites par nos soins en langue française de façon littérale tout en essayant de respecter l’idée formulée par les élèves. A la suite de cette première phase d’analyse, un travail de transformation graphique du document de départ est proposé aux élèves qui travailleront par groupes de 3 à 4. Ces productions graphiques sont analysées afin de vérifier le niveau de conceptualisation atteint grâce à elles. Les interactions n’ont pas été enregistrées. Nous intervenions de temps à autre au cours de la séance en aidant l’enseignant à faire évoluer les différentes tâches réalisées par les élèves.

 

4.5. Matériel

Aux groupes d’élèves nous fournissons du papier transparent pour la réalisation des différentes représentations graphiques.

 

5. Résultats

5.1. Premier temps de l’action

En réponse à la consigne que nous donnions aux élèves de commenter la figure 1, nous relevons que pratiquement tous les élèves proposent un commentaire de ce dessin. Aucune non-réponse n’est à signaler. Les élèves ne refusent donc pas de commenter une image alors que des données essentielles pour sa lecture sont absentes. Nous notons également une relative variété des écrits produits. La plupart des élèves reconnaissent sur le dessin l’existence d’arbres du fait de leur forme évocatrice et signalent les différences de taille des individus sans en donner une explication. D’autres s’aventurent vers des essais d’interprétation. A titre d’exemple, les deux textes suivants et leur traduction réalisée par nos soins :

Texte 1 :

 

Essai de traduction: « Ceci montre une différence entre la croissance des arbres alors qu’ils ont été semés dans un seul endroit, ceci veut dire peut-être que ce sont des espèces d’arbres différentes ou bien qu’il s’agit d’un déséquilibre dans la distribution d’eau et de sels minéraux. Ou que ceci à favorisé les arbres de grandes tailles vers une absorption totale de l’eau et des sels et a abouti aussi au défaut de croissance des autres arbres. Ceci explique les différences de tailles ».

 

Texte 2 :

 

Essai de traduction: « j’ai compris de ce dessin que les arbres ont une grande importance dans la production d’oxygène et l’humidification du climat (de l’air) et ainsi que de l’érosion et ceci permet la photosynthèse pour ce qui concerne les arbres de grandes tailles. Quant aux petits arbres, ils fonctionnent au ralentit et réalisent la fonction de transpiration ».

 

Certains élèves ont créés des catégories de tailles d’arbres en mobilisant les valeurs inscrites sur l’axe des ordonnés (axe des y) pour lequel l’unité du mètre a été affecté de manière quasi systématique par eux. Les valeurs inscrites sur l’axe des abscisses (axe des x) n’ont quant à elles été affectées d’aucune valeur ou signification particulière par les élèves. Cependant lors des échanges verbaux, nous vérifions que pour cet axe, les élèves optent également pour l’unité du mètre signifiant ainsi que cet axe représente la distribution des arbres dans le sens de la longueur du périmètre végétal étudié. Cet axe sert ainsi beaucoup plus à comptabiliser les individus qu’à établir un lien de cause à effet comme cela pouvait être suggéré par la représentation de type graphique. De même, la profondeur du périmètre végétal, c'est-à-dire l’axe des z qui n’est suggéré que virtuellement sur la figure, est sujet à controverse entre certains élèves. Beaucoup de questions ont porté sur cette dimension. Devant cette obstacle lié à un souci d’appréhender le dessin de manière encore plus réaliste spatialement parlant (c'est-à-dire en trois dimensions), nous avons suggéré aux élèves de considérer que la profondeur est limitée, de l’ordre de quelques mètres (ainsi, les arbres qui apparaissent petits ne le sont pas à cause de leur éloignement par rapport au premier plan de l’image mais parce qu’ils le sont réellement par rapport aux arbres de moyenne et grande tailles).

 

 

Ce premier travail d’explicitation est le fruit d’une négociation de sens entre l’enseignant et ses élèves sur la signification des différents axes. Elle sera susceptible de donner aux élèves, dans le deuxième temps de l’action, la possibilité d’échafauder des conjectures ou hypothèses expliquant la disposition en strates des arbres.

 

5.2. Deuxième temps de l’action

A la suite de la première étape d’analyse brute de la figure et après avoir complété et explicité quelques données de celle-ci, chaque groupe d’élèves devait réaliser une transformation graphique du document de départ (en utilisant un calque transparent) et ce, en sélectionnant à chaque fois un élément du document et en ignorant les autres (tels que les différentes hauteurs d’arbres ou la longueur des troncs ou l’importance de la couverture foliaire).

Trois types de représentations graphiques ont ainsi été élaborées par les élèves eux-mêmes avec l’aide de l’enseignant qui dirigeait et régulait l’activité. Pour chaque production, un  commentaire est fait par les élèves :

Figure 3 : trois réalisations graphiques effectuées par certains groupes d’élèves.

Graphique 1 : seules les cimes des arbres sont prises en compte et symbolisées par des croix. Représentation de type nuage de points.

Graphique 2 : seuls les troncs d’arbres sont considérés. Représentation de type histogramme.                                                                                                                                 

Graphique 3 : seul le contour de la couverture foliaire de chaque arbre est repris.

 

6. Interprétations

L’analyse des descriptions réalisées par les élèves lors de la première phase de l'activité montre que celles-ci restent, pour la plupart, à un niveau de conceptualisation superficiel et se limitent à indiquer les différences de hauteurs des arbres par exemple. Il y a cependant presque autant d’écrits différents que d’élèves dans la classe, signe que cette image est lue et interprétée de différentes manières, probablement en raison de sa nature, des conceptions des élèves et de leurs connaissances. Preuve que les élèves ne sont « pas tous égaux » face à une même image, car comme le stipule Peraya, « l'image est polysémique parce que sa lecture est toujours le fait d'un individu singulier » (2006, p.3). Quelques productions sont plus riches en éléments avec un basculement du descriptif vers l’explicatif, voire l’interprétatif. Cela prouve que certains élèves tentent de reconstruire le contexte de cette image. Les deux textes présentés ci-dessus montrent que pour le premier élève, les différences de hauteurs d’arbres peuvent être imputables soit au facteur espèce soit à la différence de distribution d’éléments nutritifs sur la parcelle concernée. Pour le deuxième élève, c’est l’aspect utilitaire qui est évoqué en premier lieu (oxygénation de l’air, effet sur l’érosion…) puis l’élève interprète la différence des hauteurs d’arbres comme une conséquence de leur effet sur deux fonctions physiologiques principales: une fonction photosynthétique accrue pour les grands arbres et une transpiration importante pour les petits. 

Dans un deuxième temps et eu égard à l’absence de consensus dans la classe sur le sens à donner au document brut, les échanges entre les élèves et l’enseignant s’orientent vers l’identification de la question scientifique qui sera considérée comme plus digne d’intérêt. Pour la préciser, les élèves ont avant tout été amenés à accepter l’idée qu’il s’agissait d’une seule et même espèce d’arbre. Le cas contraire aurait tout de suite éludé la problématique car l’explication aurait été logique : espèces différentes = croissance différente expliquant le gradient des hauteurs d’arbres. De même, les élèves acceptent l’idée que les individus ont été plantés au même moment et que la distribution de l’eau et des autres éléments minéraux présents dans le sol est homogène. Quant au gaz carbonique présent dans l’air (élément nutritif primordial des végétaux), celui-ci ne pouvait être considéré comme limitant du fait que la planche suggérait implicitement que les arbres se situaient en environnement ouvert. Il restait alors aux élèves à essayer de proposer des explications plausibles quand aux différences de tailles sur la base des contraintes imposées par la situation et à identifier donc le facteur limitant le plus discriminant. Il s'agissait de résoudre le véritable problème de la disposition en strates des arbres et qui se résumait ainsi : «  qu’est-ce qui  explique que des arbres de la même espèce, plantés au même moment et sur un sol homogène, vont croitre à des vitesses différentes ? ».

Grâce aux représentations de type graphique produites dans cette deuxième étape de l’activité par les groupes d’élèves permettant de remettre en jeu leurs premières ébauches d’explication, certains arrivent à définir trois strates d’arbres corrélées à un nombre d’individus (ceci n’avait pas été repéré sur le document source). La correspondance entre les deux paramètres s’établit ainsi comme suit :

             - les arbres les plus courts    plus nombreux

             - les arbres de taille moyenne un  peu moins nombreux

             - les plus longs  plus rares

Ainsi, un gradient de hauteurs d’arbres est décelé par les élèves et ceux-ci imputent la présence de ce gradient à l’influence du plus grand arbre sur les autres arbres. L’idée « d’ombre » est alors évoquée par certains élèves.

 

Figure 4 : voici comment le graphe 3 (de la fig. 3) produit par un groupe d’élève a pu suggérer l’idée d’ombre puis de compétition entre les arbres vis-à-vis du facteur lumière.

 

L’idée de compétition entre les arbres vis à vis d’un facteur du milieu, la lumière, est ainsi avancée par certains élèves, aidés par leur enseignant; ce principe de compétition pouvant expliquer, en partie, la disposition en strates des individus. En effet, « chez les végétaux la recherche de lumière présente une lutte où la vitesse de croissance peut être décisive pour certaines espèces pour bénéficier du plus de luminosité. Les autres espèces, devant se contenter d’un éclairage réduit, s’organisent en strates, quand elles n’ont pas adopté une stratégie tolérante au peu de luminosité, ou un autre moyen d’accès à la lumière » (Wikipédia, lu le 27 Mars 2012). Ceci s'applique également pour le cas de la compétition entre les individus d'une seule et même espèce.

 

7. Discussion

Comme nous pouvons le constater, cette activité s’apparentant à une activité de transcodage graphique a permis d’apporter aux élèves un appui matériel à leur réflexion favorisant l’exploration d’idées nouvelles. Cette activité à eu le mérite de rendre les élèves plus actifs dans l’élaboration de différents outils graphiques permettant ainsi de progresser vers une explication plausible au phénomène de stratification des arbres. En effet, le passage d’une représentation à forte connotation figurative à des représentations graphiques à fort pouvoir conceptualisant (voir figure 5) a permis d’expliciter davantage certains éléments implicitement présents sur la planche (l’« ombre » ou la lumière par exemple).

 

 

Les élèves ont ainsi transformé une image évocatrice mais qui n’était pas suffisamment « parlante » en images plus ou moins abstraites mais qui ont rendu possible un début de conceptualisation autour de la notion importante de compétition intraspécifique. L’intérêt didactique de ce travail est que les élèves ont pu, à partir d’une illustration familière, anodine de prime abord, extraire une problématique qui a donné lieu à spéculation et à raisonnement scientifique.

Ce test que nous avons pratiqué au cycle du collège peut également être soumis aux élèves du cycle de l’enseignement secondaire où des notions de prédisposition génétique à la croissance rapide des individus et de plasticité phénotypique[1] peuvent également être exploitées.

 

8. Conclusion et perspectives

Ce travail avait pour objectif de corroborer l’idée de dépasser l’hypothèse d’un lien direct entre images et acquisition de connaissances au profit de l’idée d’une médiation par l’activité, sur ou à partir de l’image (de lecture, de manipulation, de production), en vue d’apprendre aux élèves à recourir aux images comme des langages opératifs de la pensée. Considérant ce point de vue, l’image est destinée alors à bénéficier d’un tout autre statut de la part des institutions, des enseignants, des didacticiens et pédagogues : le but utilitaire et non pas simplement illustratif (voire décoratif). Cet « arrêt sur image » et ce travail de transformation graphique de l’image, accompagnée d’une participation active des élèves qui négocient dans l’interaction la signification de ce qui leur est proposé et de ce qu’ils produisent eux-mêmes a permis un travail réflexif qui a abouti à l’objectif de connaissance que nous nous étions fixé.

Ce type d’activités de conversion intrasémiotique aidé par les interactions langagières est à même de permettre aux apprenants de passer d’une lecture superficielle et passive d’une image à une lecture plus active et approfondie. Ce type d’activité rejoint les recommandations de Duval qui indique la nécessité d’un tel travail d’apprentissage spécifique « centré sur la diversité des systèmes de représentation, sur l’utilisation de leurs possibilités propres, sur leur comparaison par mise en correspondance et sur leurs « traductions » mutuelles l’un dans l’autre » (1995, p.6).

 

Références bibliographiques

Adams D. (1976). Biology- Nucleus. English for science and technology. Ed. Longman.

Astolfi J.-P., Darot E., Ginsburger-Vogel Y., Toussaint J. (1997). Pratiques de formation en didactique des sciences. Bruxelles : De Boeck Université. 402-451.

Clément, P. (1996). Une typologie des images scientifiques, illustrée par des images d’A.D.N. Actes JIES XVIII, Les Sciences, les Techniques, et leurs Publics, 417-422.

Dahmani H.R. (2009). Etude des spécificités iconiques et fonctionnelles des images scientifiques (représentations figuratives et graphiques) et de leurs utilisations didactiques pour l’amélioration des apprentissages en biologie au secondaire et à l’université : cas des molécules, Thèse, Bordeaux : Université de Bordeaux 2, 319 p.

Dahmani H.R., Schneeberger P. (2008). Typologie des images de molécules et activité de formation, Cemaforad, Strasbourg (France), http://cemaforad4.u-strasbg.fr/pages.jsp?idTheme=4070&idsite=593&idRub=1238&rubSel=1238 (lu le 27/03/2012)

Dagognet F. (1984). Philosophie de l’image. Paris: Vrin.

Danset-Léger J. (1980). L’enfant et les images de la littérature enfantine. Psychologie et Sciences Humaines. Bruxelles : Pierre Mardaga Editeur.

Droz R., Rahmy M. (1978). Lire Piaget. Psychologie et Sciences Humaines. Bruxelles : Pierre Mardaga Editeur.

Duval R. (1995). Sémiosis et pensée humaine. Neuchâtel: Peter Lang.

Duval R. (2003). Décrire, visualiser ou raisonner : quels "apprentissages premiers" de l'activité mathématiques. Annales de didactique et sciences cognitives, IREM de Strasbourg, Vol(8), 13-62.

Gouanelle C., Schneeberger P. (1996). Utilisation de schémas dans l'apprentissage de la biologie à l'école : la reproduction humaine. Images et activités scientifiques. Paris : Aster, Vol(22), 57-86.

Jacobi D. (1990). Quelques tendances ou effets de figurabilité dans la divulgation des théories immunologiques. L’immunologie, jeux de miroirs. Paris : Aster, Vol(10).

La Bordure R. (1997). L’éducation à l’image et aux médias. Les repères pédagogiques. Nathan.

Meunier J-P. (1998). Connaitre par l’image. Recherches en communication. Vol(10).

Peraya D. (1995). Vers une théorie des paratextes: images mentales et images matérielles.  Recherches en communication, Vol(4).

Peraya D. (2006). Une approche expérimentale des représentations visuelles fonctionnelles. L’iconomètre : méthodologie, instrumentation et résultats. http://archive-ouverte.unige.ch/unige:17701 (lu le 25/07/2013).

Piaget J. (1969). Psychologie et pédagogie. Paris : Denoël-Gonthier.

Richaudeau F. (1999). Des neurones des mots et des pixels. Reillanne, Atelier Perrousseaux.

Saint-Martin F. (1987). Sémiologie du langage visuel. Presses de l'Université du Québec.

Vezin, J-F., Vezin, L. (1988). Illustration, Schématisation et activité interprétative. Bulletin de psychologie, Vol (386), 655-666.

Vezin L. (1986). Les illustrations, leur rôle dans l’apprentissage de textes. Enfance, Vol(1),  109-126.

 


[1] La plasticité phénotypique est la capacité d'un organisme à exprimer différents phénotypes à partir d’un génotype donné selon des conditions biotiques et/ou abiotiques environnementales.