Comment les enfants développent-ils leur raisonnement spatial ?
Les enfants, comme les adultes, utilisent l'une des deux stratégies suivantes pour résoudre les problèmes de rotation mentale.
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Raisonnement spatial La rotation mentale est un élément fondamental du développement des compétences en mathématiques, géographie, sciences, ingénierie, technologie et même biomédecine. Elle constitue une compétence spatiale particulièrement importante.
« La rotation mentale est une compétence spatiale que nous utilisons pour presque tout », explique Karinna Rodriguez, doctorante en sciences du développement à l'Université internationale de Floride à Miami et auteure principale d'une étude. nouvelle étude Concernant la rotation mentale chez les enfants : « C’est la capacité à faire pivoter mentalement des objets sans les manipuler physiquement », m’explique Rodriguez. « On l’utilise pour interpréter des cartes, faire des puzzles, ranger les courses dans le garde-manger – bref, chaque fois qu’on cherche la meilleure façon de placer des choses dans des emplacements. »
« La rotation mentale est une compétence spatiale que nous utilisons pour presque tout. »
Karinna Rodriguez
Mais la manière précise dont les enfants développent cette compétence – et les tactiques qu’ils utilisent pour la rotation mentale – reste un mystère. Rodriguez et d’autres chercheurs de l’université Centre pour l'enfance et la famille ont permis de mieux comprendre les stratégies de résolution de problèmes des enfants grâce à désinfection Mouvements oculaires des enfants.
Comment les enfants font-ils mentalement pivoter les objets ?
Alors que les scientifiques savaient déjà que au moins certains enfants dès l'âge de trois ans Je pouvais faire pivoter mentalement des objets, mais c'était moins clair. how Ils le faisaient effectivement. Comprendre ce processus cognitif pourrait aider les enseignants à mieux accompagner les enfants dans l'apprentissage de la rotation mentale des objets et à identifier précocement ceux qui éprouvent des difficultés, avant que ces difficultés n'affectent leurs résultats en mathématiques ou en sciences.
« Si les scientifiques savaient déjà qu'au moins certains enfants dès l'âge de trois ans pouvaient faire pivoter mentalement des objets, c'était moins clair. » how « Ils le faisaient. »
Mais demander simplement aux enfants quelles stratégies ils utilisent donne rarement une réponse utile. « À cet âge-là, ils ne sont pas vraiment capables de réfléchir à la manière dont ils résolvent les problèmes et de la décrire verbalement », explique Shannon Pruden, professeure de psychologie et directrice du Projet sur le langage et le développement spatial à l'Université internationale de Floride à Miami, et co-auteure de l'étude. Les chercheurs ont vu dans le suivi oculaire une approche prometteuse pour comprendre la résolution de problèmes chez l'enfant. « Pourrions-nous utiliser les données de leur regard, ces données de suivi oculaire très précises, pour y parvenir ? », s'interroge Pruden.
Dans un premier temps, l'équipe de recherche a utilisé un dispositif portable de suivi oculaire dans une école maternelle afin d'enregistrer la direction et la durée du regard des enfants pendant qu'ils effectuaient une tâche de rotation mentale. Bien que cette initiative pilote se soit révélée utile, les scientifiques ont rapidement compris la nécessité d'étudier un plus grand nombre d'enfants et de recueillir davantage de données. Un échantillon plus important leur permettrait de pallier les problèmes liés aux données manquantes ou incomplètes et de détecter un effet faible à modéré.
Ils ont établi un partenariat avec un musée des sciences de Miami, où ils ont mis en place l'expérience dans le cadre d'une exposition pour enfants. Les familles de passage étaient invitées à participer. Les chercheurs ont recueilli des données auprès de 148 enfants âgés de trois à sept ans.
Dans cette expérience, on a montré aux enfants des images d'un grand objet et de deux petits objets, comme des camions. L'un des petits objets était orienté dans la même direction que le grand, tandis que l'autre était orienté dans la direction opposée. Les deux petits objets formaient des angles différents par rapport au grand. On devait demander aux enfants quel petit objet « correspondait » au grand. La bonne réponse était celui qui était orienté dans la même direction. Pendant que les enfants regardaient les images pour trouver la bonne réponse, les chercheurs enregistraient leurs mouvements oculaires. Chaque enfant a réalisé la tâche avec dix images différentes.
Chaque enfant utilise des stratégies de rotation mentale différentes.
Les enfants se répartissaient en deux groupes : certains résolvaient le problème en utilisant une stratégie globale, en observant d’abord l’image entière puis en la faisant pivoter visuellement ; d’autres utilisaient une stratégie fragmentée, en examinant des parties individuelles de l’image puis en trouvant les éléments correspondants.
C’est étonnamment similaire aux méthodes utilisées par les adultes pour résoudre les mêmes problèmes. La proportion d’enfants utilisant chaque stratégie était sensiblement la même que chez les adultes : environ 85 % des enfants utilisaient la stratégie holistique, contre 71 % des adultes. étude de 2019.
« Cela nous a frappés », explique Pruden. « On se dit : “Waouh ! Des petits – des enfants de trois ou quatre ans – visualisent déjà l’image entière et la font pivoter mentalement, au lieu de se contenter de regarder des parties isolées de l’image.” »
Aucune différence de précision n'a été constatée entre les deux groupes. Cependant, les enfants ayant utilisé la stratégie globale ont résolu chaque problème plus rapidement, en 8 secondes en moyenne, contre 14 secondes pour la stratégie fragmentée.
Cela ne signifie pas pour autant que la stratégie globale soit nécessairement meilleure, car la rapidité n'est qu'un critère parmi d'autres. Il est possible que certains résultats non mesurés, comme la capacité des enfants à se souvenir de la forme des objets, auraient été meilleurs avec une approche progressive.
Les recherches de Pruden auprès d'adultes ont montré que l'alternance de stratégies peut s'avérer particulièrement utile : les adultes qui ont eu recours à cette alternance ont obtenu des réponses plus précises que ceux qui ne l'ont pas fait. La prochaine étape pour l'équipe consiste à examiner si les enfants sont également capables d'alterner entre différentes stratégies.
Pour l'instant, l'équipe espère que ses travaux démontreront aux éducateurs et aux familles l'importance de développer les compétences spatiales des enfants. Les éducateurs et les parents pourraient jouer avec les enfants avec des jouets spatiaux comme des blocs ou des tangrams, ou utiliser un vocabulaire spatial, par exemple en parlant aux enfants de formes, de tailles et de distances.
« Nous voulons que les éducateurs sachent que les enfants possèdent des capacités de résolution de problèmes très sophistiquées. »
Shannon Pruden
« Nous voulons que les enseignants sachent que les enfants possèdent des capacités de résolution de problèmes très sophistiquées. C'est quelque chose dont nous n'avions pas la preuve auparavant », explique Pruden. « Les enfants sont prêts à assimiler ce type d'informations spatiales, et cela implique de leur offrir des occasions de s'y impliquer et des activités ludiques axées sur l'espace. » En fin de compte, le développement de ces compétences spatiales contribuera à préparer les enfants à la réussite.
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