Liens entre capacités visuo-spatiales et représentations externes dans une activité de conception

Capacités spatiales et formation en conception mécanique : effets réciproques

Il ressort de nombreux travaux de recherche, évoqués dans les chapitres précédents, la présence d’une influence réciproque entre les capacités visuo-spatiales en termes de visualisation spatiale, et l’apprentissage de l’ingénierie mécanique. Lesdites capacités favorisant un meilleur apprentissage des sciences et de la technologie , en termes de conception et de représentation des objets en 2D ou 3D  et réciproquement la formation préalable dans les domaines des sciences et de la technologie améliorant les capacités visuo-spatiales (Ault & John, 2010 ; Sorby & Veurink, 2010 ; Uttal et al., 2013), par le biais de représentations externes de différentes natures et revêtant divers attributs .

Apports partiels des représentations externes dans la conception

Les représentations externes, notamment celles de nature graphique, constituent des aides précieuses à la réflexion et à la génération de solutions (Cardella et al., 2006 ; Cross et al., 1994 ; McKoy et al., 2001 ; Sachse et al., 2004 ; Suwa et al., 1999 ; Suwa & Tversky, 1997 ; Ullman et al., 1990). Il en est de même des outils de CAO qui permettent la production de représentations externes sur supports numériques (Kurtulus, 2011 ; Musta’amal et al., 2009, 2012 ; Robertson & Radcliffe, 2009 ; Safin et al., 2007 ; Tovey, 1989). Les effets de la stéréoscopie et du dynamisme des représentations externes ont été explorés : quelques avantages du caractère dynamique de ces dernières sur l’apprentissage ont été révélés (Höffler & Leutner, 2007 ; Park et al., 2009 ; Rebetez & Bétrancourt, 2007 ; Vogel et al., 2006) de même que leur caractère stéréoscopique (Cartonnet, 1999 ; Cartonnet & Poitou, 1996 ; Wu & Chiang, 2013).

Cependant, il convient de relativiser les bénéfices qui précèdent quant à la stéréoscopie et au dynamisme des représentations externes (Katsioloudis et al., 2015) et aux outils numériques d’aide au dessin (Géronimi, de Vries, Prudhomme, & Baillé, 2005 ; Laisney & Brandt-Pomares, 2014 ; Martin & Velay, 2010). liens entre capacités visuo-spatiales et représentations externes dans une activité de conception 

Contexte Sénégalais : des prescriptions tendant à la diversification des OPC

Dans un contexte Sénégalais de formation de techniciens supérieurs en électromécanique marqué par des décisions politiques au plus haut niveau, allant dans le sens de la mise des technologies numériques au cœur du développement de l’enseignement (Conseil présidentiel pour l’Enseignement supérieur et la Recherche, 2013), traduites à l’échelle des référentiels par des prescriptions consistant à représenter les systèmes mécaniques par différents types de modèles et sur des supports divers, allant du papier au matériel en passant par le numérique. Dans un tel environnement, à l’image du monde professionnel, les outils de conception assistée par ordinateur (CAO) semblent gagner en place et en intérêt dans l’enseignement de la conception mécanique.

Ainsi la matérialisation des prescriptions allant dans le sens de la diversification et de la multiplication des représentations externes mériterait une connaissance fine des interactions des apprenants avec ces derniers. De manière spécifique, en raison des liens établis entre capacités visuo-spatiales et apprentissage en génie mécanique, comment dans une activité de conception, les apprenants interagissent-ils avec les différentes représentations externes soutenant leur réflexion en fonction de leurs capacités visuo-spatiales ?

Représentations externes, capacités spatiales et processus de co-conception

Compte tenu des liens, précédemment mis en lumière entre représentations externes et conception d’une part et capacités visuo-spatiales et formation en sciences et technologie d’autre part, il convient de s’interroger quant à l’influence que pourraient avoir les capacités visuo-spatiales des apprenants sur l’activité de conception mécanique dans laquelle ils sont engagés ainsi que sur la nature et les attributs des représentations externes qu’ils y mettent à contribution. De manière précise un besoin de comprendre l’orientation que prend le processus de co-conception ainsi que les intrications entre ses composantes nous pousse au questionnement qui suit. 

Question principale

Nous formulons alors la question principale de notre étude sous cette forme : Quelles sont les caractéristiques du processus en cours dans l’activité de co-conception mécanique, conduite par des apprenants, en relation avec les capacités visuo-spatiales de ces derniers et les attributs des outils et représentations externes avec lesquels ils interagissent ? de manière plus précise, les capacités visuo-spatiales des apprenants sont-elles liées à la nature des représentations externes auxquelles ils ont recours et à celle des actions qu’ils entreprennent dans une activité collaborative de conception mécanique ?

Questions spécifiques et hypothèses

Question 1 La nature des représentations externes auxquelles ont recours les apprenants estelle liée à leurs capacités visuo-spatiales ? • Hypothèse 1-1 : Les apprenants ayant les scores de visualisation spatiale les plus faibles recourent plus aux représentations externes spatiales et à celles sur support numérique. • Hypothèse 1-2 : Les apprenants ayant les scores de visualisation spatiale les plus élevés ont plus recours aux représentations externes planes et à celles sur papier. • Hypothèse 1-3 : Les apprenants ayant les scores de visualisation spatiale les plus faibles ont plus précocement recours aux représentations externes spatiales et à celles sur support numérique. 

Question 2

Les actions initiées par les apprenants sont-elles en rapport avec leurs capacités spatiales ? • Hypothèse 2-1 : Les apprenants ayant les scores de visualisation spatiale les plus élevés s’activent plus dans des actions de production et d’évaluation de solutions. • Hypothèse 2-2 : Les apprenants ayant les scores de visualisation spatiale les plus faibles, s’investissent plus dans des actions visant une meilleure compréhension de leur part, tant du problème que des solutions.