Le lien entre l'intelligence spatiale et les STIM
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La psychologue Nora Newcombe parle de l'importance de la pensée spatiale dans les domaines STEM et de son lien avec la mémoire épisodique.
Meeri Kim : Une grande partie de vos recherches porte sur le développement de la pensée spatiale, c'est-à-dire notre capacité à encoder et à transformer les informations relatives aux objets et à leur emplacement. Quel est le lien entre l'intelligence spatiale et les domaines STEM (sciences, technologies, ingénierie et mathématiques) ?
Nora Newcombe : De nombreuses preuves attestent de l'implication de la pensée spatiale dans des domaines comme les mathématiques et les sciences. Ce lien a été établi initialement par l'observation de la manière dont les mathématiciens et les scientifiques raisonnent spatialement, ce qui a ensuite permis d'établir d'autres liens. études Ces études ont établi une corrélation entre les aptitudes spatiales et la réussite dans les domaines des sciences, de la technologie, de l'ingénierie et des mathématiques (STEM). Cependant, elles ne démontrent aucun lien de causalité réel et n'expliquent pas ce phénomène.
Plus récemment, nous avons obtenu des résultats longitudinaux. études Ces études, qui suivent des enfants sur plusieurs années, contribuent à établir des liens de causalité. Elles montrent qu'une aptitude spatiale élevée dès le plus jeune âge peut prédire un intérêt et une réussite ultérieurs dans les domaines des sciences, des technologies, de l'ingénierie et des mathématiques (STEM).
Mais ce que nous commençons à faire, c'est à mieux comprendre les mécanismes en jeu et les raisons de ce lien. Par exemple, l'enseignement des sciences repose en grande partie sur la représentation spatiale. Les élèves doivent lire des schémas, interpréter des graphiques ou visualiser des molécules. Cela implique d'imaginer des distances, parfois très grandes, comme en astronomie, ou très petites pour comprendre les nanotechnologies.
Nous commençons à explorer ce sujet, mais c'est un processus complexe et détaillé, car la pensée spatiale est multiple, tout comme les sciences. L'algèbre et le calcul différentiel et intégral sont différents, et la biologie est très différente de la physique.
MK: Quel rôle joue la pensée spatiale en mathématiques ?
NN: En mathématiques, il est essentiel de comprendre l'ordre des nombres et les espaces qui les séparent. Cette compétence est souvent évaluée en demandant aux enfants de placer les nombres sur une droite numérique. La droite numérique est un outil de visualisation numérique. entité spatiale et demeure l'un des mécanismes qui relient très tôt l'espace aux mathématiques.
« Les enfants qui jouent fréquemment avec des puzzles, des blocs et des jeux de société — autrement dit, des jouets spatiaux — ont tendance à avoir une meilleure capacité de raisonnement spatial. »
Il faut également faire appel à une pensée spatiale dynamique, par exemple pour résoudre l'équation 4 + x = 7. Un terme manque, et les élèves doivent garder à l'esprit la structure du problème et même la visualiser pour le résoudre. Il y avait quatre objets, et maintenant il y en a sept ; combien d'objets sont apparus ?
MK: Vous avez récemment mené une étude Vous avez étudié les types de jouets avec lesquels jouent les enfants et leur influence sur leur développement spatial. Quels ont été vos résultats ?
NN: Nous avons constaté que les enfants qui jouent fréquemment avec des puzzles, des blocs et des jeux de société — autrement dit, des jeux spatiaux — ont tendance à avoir de meilleures capacités de raisonnement spatial. Nous avons contrôlé statistiquement les variables suivantes : sexe, statut socio-économique et capacités cognitives générales. Bien que ce résultat soit corrélationnel, nous commençons à nous interroger sur les mécanismes sous-jacents.
MK: Vos résultats ont également montré que les garçons s'adonnaient davantage aux jeux spatiaux que les filles. Que sait-on des différences de genre en matière de cognition spatiale ?
NN: Les hommes sont plus performants que les femmes dans certaines tâches spatiales, mais seulement dans certains cas. Le fait qu'ils réussissent mieux dans certains domaines que dans d'autres reste un mystère. Bien qu'il soit tentant de s'enliser dans un débat « inné contre acquis », plusieurs raisons justifient de ne pas le faire.
Tout d'abord, il est clair que les aptitudes pour ces différentes tâches spatiales ne sont pas innées. Nous savons que nos capacités peuvent s'améliorer avec la pratique, et il est essentiel de s'en souvenir. De nombreuses études le démontrent, et il en ressort clairement que les aptitudes spatiales ne sont pas innées. Par conséquent, d'un point de vue pratique, le fait que les femmes soient moins performantes dans certaines tâches spatiales n'est pas vraiment problématique, car elles peuvent toujours progresser.
« Les aptitudes spatiales ne sont pas innées. »
Une autre raison est qu'il faut une hypothèse ciblée pour débattre de l'inné et de l'acquis, et il me semble que nous n'en avons pas encore, ni d'un côté ni de l'autre. On ne peut pas affirmer que les garçons sont meilleurs parce qu'ils jouent davantage avec des blocs. Pourquoi cela améliorerait-il la rotation mentale — une des compétences spatiales qui présente effectivement une différence entre les sexes — mais pas le pliage mental ou la prise de perspective ? Ces tâches ne semblent pas révéler de différence entre les sexes. Personne n'a approfondi le fait que cette tendance ne se vérifie pas systématiquement pour toutes les compétences.
MK: Pour les aptitudes spatiales qui présentent une différence selon le sexe, comme la rotation mentale, à quel âge cette disparité de performance apparaît-elle généralement ?
NN: On ignore précisément à quel âge les différences entre les sexes apparaissent pour la première fois. Certains affirment qu'elles sont visibles dès le plus jeune âge, d'autres qu'elles ne deviennent vraiment perceptibles qu'à partir de quatre ou cinq ans, et d'autres encore qu'elles se manifestent vers sept ou huit ans. Ce point fait toujours débat. Mais disons-le clairement : ces différences apparaissent bel et bien avant la puberté.
MK: Je voulais aborder un autre sujet, celui de vos travaux sur une forme particulière de pensée spatiale — la navigation — et la mémoire épisodique. Quel est le lien entre les deux ?
NN: La navigation et la mémoire épisodique sont corrélées, comme nous l'avons montré dans une étude récente. étudeMais elles sont également liées en ce qu'elles dépendent de la même structure neuronale, à savoir l'hippocampe. Leur développement présente des schémas similaires, et elles sont conceptuellement liées car elles nécessitent toutes deux d'associer une chose à une autre. Par exemple, si vous achetez vos nouvelles chaussures par une chaude journée d'été, vous les associez à la météo. Pour s'orienter, les points de repère sont souvent associés à des directions, comme lorsqu'on tourne à gauche à l'église.
MK: À quel âge la mémoire épisodique apparaît-elle chez l'enfant ?
NN: On ne le constate absolument pas avant l'âge de deux ans, ce qui est intéressant car les enfants sont encore en plein apprentissage, mais leurs souvenirs ne sont pas encore très précis ni détaillés. Ils apprennent par exemple qu'on met des chaussures aux pieds. Ensuite, il y a une transition développementale très rapide entre deux et six ans. Au début, les souvenirs sont très fragmentaires. Progressivement, ils deviennent plus complets et plus fréquents. Vers l'âge de six ans, ils deviennent plus détaillés et ressemblent davantage aux souvenirs des adultes.
Nous avons mené une étude L'expérience, intitulée « Deux pièces, deux représentations », portait sur la tranche d'âge de deux à six ans. Deux pièces comportaient chacune quatre contenants, disposés différemment. L'un des contenants renfermait un jouet. La question posée était donc la suivante : à quel âge les enfants seraient-ils capables de retrouver la poupée dans le panier en osier de la pièce arc-en-ciel ? Ce type de mémoire épisodique se développe généralement vers l'âge de deux ans.
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Notes
Nora S. Newcombe est professeure Laura H. Carnell de psychologie et membre distingué du corps professoral James H. Glackin à Université TempleSes recherches portent sur la cognition et le développement spatial, ainsi que sur le développement de la mémoire épisodique. Elle est actuellement chercheuse principale du projet financé par la NSF. Centre d'intelligence spatiale et d'apprentissage (SILC)L’objectif du SILC est de développer la science de l’apprentissage spatial et d’utiliser ces connaissances pour transformer les pratiques éducatives, en aidant les enfants et les adultes à acquérir les compétences scientifiques, techniques, d’ingénierie et mathématiques (STEM) nécessaires à une participation efficace dans une société et une économie mondiale de plus en plus technologiques.
