Carte mentale sur l’expression, stabilité et variation du patrimoine génétique

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Définition des cartes mentales

La carte mentale ou carte heuristique est une représentation graphique arborescente autour d’une idée clé centrale. Elle a été démocratisée ces dernières années par le psychologue anglais Tony Buzan. Elle est un outil d’organisation, de présentation, de synthèse, de mémorisation et d’échange d’idées. Tout comme l’orientation des Amérindiens avec des points de repères, la carte mentale est un choix de mots clés ou nœuds pour se repérer autour de l’idée clé centrale. Chaque mot clé va amener à un autre (nœuds de différents ordres) pour faire cheminer la pensée et construire une carte « routière ». Ainsi, elle permet la réorganisation d’idées initialement destructurées et reflète le cheminement de la pensée avec une organisation logique. Cette logique, même si elle est rattachée à l’idée clé centrale, est personnelle. Chaque individu construit sa voie d’accès à la connaissance, il est acteur de la construction de son savoir. C’est pourquoi les C.M. sont définies par l’individu et lui sont propres. Les notions en S.V.T. sont complexes et variées. Elles font intervenir différentes échelles de temps et de tailles en géologie ; de tailles et d’organisations spatio-temporelles en physiologie ou écologie/biodiversité. L’utilisation de cartes mentales, par leurs conceptions personnelles, peuvent être un outil permettant de structurer ces notions et faciliter leurs apprentissages.
Mais une construction collective peut aussi être faite dans le cas de la mobilisation de données communes ou dans le cas de concepts complexes. Chaque participant va partager ses idées clés, expliciter ses cheminements. La carte mentale va se renforcer des idées de chacun et avoir une arborescence plus complexe et fournie. Ceux pour qui l’idée centrale n’était pas claire vont pouvoir s’enrichir de la logique d’organisation des autres.
Pour finir, la réalisation d’une carte mentale peut se faire manuellement ou à l’aide de logiciels informatiques.
Les cartes mentales se réalisent sur une feuille en format paysage, et se lisent dans le sens horaire. A partir de l’idée centrale, le premier nœud apparait en haut à droite. Les autres nœuds, de même niveau, suivent dans le sens des aiguilles d’une montre. Il en va de même pour les nœuds de deuxième ou de troisième niveau. Il est préférable d’utiliser un ou deux mots clés par concepts, et l’utilisation d’images ou de couleurs peut faciliter la mémorisation. Enfin, les liens doivent préférentiellement être courbe, ceci facilitant la lecture (ANNEXE II, III et IV : exemples de C.M.) Ces règles ont été communiquées aux élèves avant notre expérimentation par l’enseignante d’histoire-géographie qui l’utilise dans son enseignement. Malheureusement, il n’a été possible de prendre contact avec cette enseignante qu’en toute fin d’étude pour connaitre l’utilisation qu’elle en faisait précisément. Ainsi, nous avons su qu’elle utilise les C.M. depuis quelques années dans ses cours lors de synthèses.
Il existe une autre représentation de carte très similaire nommée Carte Conceptuelle. Les Cartes Conceptuelles regroupent un ensemble de concepts sur un sujet avec des liens de cause à effet. Le concept clé est situé en haut de page, et les autres concepts qui y sont liés, sont situés en dessous par des liens unidirectionnels et hiérarchisés. Les Cartes Conceptuelles permettent de classifier, catégoriser, organiser des données par complexité. Pour concevoir une Carte Conceptuelle il faut donc prendre une feuille au format portrait, mettre l’idée clé en haut, relier des nœuds (idées sous forme de boite) par des liens avec une étiquettes précisant la relation du lien existant entre les 2 nœuds (ANNEXE V : exemple de Carte Conceptuelle).

Présentation du cadre d’études et de la méthodologie retenue

La mise en application de notre recherche s’est effectuée au sein d’une classe de 30 élèves de Première S (classe test) pendant 5 mois, où nous dispensions des cours à raison d’une séance hebdomadaire de 2 heures en demi groupe. La classe concernée est divisée en 2 groupes formés en amont de notre intervention. Le premier est composé de 16 élèves très scolaires, peu autonomes, qui participent très difficilement et préfèrent attendre la réponse du professeur. Le deuxième est composé de 14 élèves qui interagissent beaucoup plus entre eux et avec le professeur, et participent de manière active. Nous interviendrons chronologiquement sur les thèmes de :
– La tectonique des plaques : l’histoire d’un modèle
– La vision : de l’œil au cerveau
– Expression, stabilité, et variation du patrimoine génétique
Nous avons aussi demandé la participation d’une autre classe de 1ère S de 31 élèves pour une partie de l’expérimentation, que nous appellerons classe témoin. Nous n’aurons aucun contact avec eux si ce n’est la transmission et la récupération des questionnaires.

Définition des variables indépendantes et dépendantes

Il a été vu dans le paragraphe précédent que les C.M. peuvent se réaliser de façon collective ou individuelle, manuellement ou informatiquement. Il a été vu aussi que chaque individu possède les 8 intelligences à des degrés différents. A partir de ces variables, nous avons déterminé :
– Une variable indépendante : Présence de carte mentale individuelle ou collective dans l’apprentissage.
– Une variable dépendante : Evolution de l’intelligence visuo-spatiale et de l’acquisition des notions.

Question de recherche et hypothèses

Lors de la première rencontre avec notre maître de stage, nous lui avons fait part de notre souhait d’utiliser cet outil. Il le connaissait de nom mais ne s’en était jamais servi dans ses cours. Ainsi, même si cet outil a été bénéfique pour nous, il fallait néanmoins valider et concrétiser son utilité dans notre enseignement. Nous sommes alors partis avec un thème de recherche sur :
Comment un usage différencié de la Carte Mentale (collective ou individuelle) favorise-t-il l’apprentissage des notions en Sciences de la Vie et de la Terre ?
Comment l’utilisation des cartes mentales peut influencer ou être influencée par l’intelligence visuo-spatiale des élèves ?
L’organisation en demi groupes a permis cet usage différencié des C.M. en relation avec la variable indépendante. Concernant l’intelligence visuo-spatiale, les élèves ont déjà un vécu (jeux vidéo de plate-forme, lecture de cartes de ville, de métro, course d’orientation en E.P.S.). Leur intelligence visuo-spatiale est alors déjà plus ou moins développée.
En prenant en compte ces considérations et nos problématiques, 2 hypothèses émergent :
Hypothèse 1 : La carte mentale va permettre la compréhension et l’assimilation de concepts et les individus à intelligence prédominante visuo-spatiale seront favorisés.
Hypothèse 2 : La carte mentale va permettre de développer l’intelligence visuo-spatiale chez des individus où celle-ci n’est pas prédominante.
Si nos hypothèses sont exactes plusieurs résultats sont attendus.
Dans le cas des élèves avec construction d’une carte individuelle, nous nous attendons à avoir des résultats scolaires en amélioration pour ceux avec un profil d’intelligence dominant visuo-spatial ; et des résultats sensiblement similaires au cours de l’expérimentation pour ceux avec un autre profil d’intelligence dominant.
Dans le cas des élèves où la construction d’une carte mentale est collective, nous nous attendons à voir des variations de profils. C’est-à-dire que nous devrions voir une augmentation du profil d’intelligence visuo-spatiale chez les élèves où cette capacité n’est pas prédominante ; et une stagnation relative chez les élèves chez qui cette capacité est déjà développée.

Méthodologie envisagée

Outil de recueil des données indépendantes

Nous avons choisi la carte mentale comme outil d’apprentissage et non comme moyen d’évaluation. C’est pourquoi aucune note ne sera attribuée. Au dernier cours avant le devoir surveillé (D.S.), nous demandons à chaque élève de finaliser sa carte mentale. Pour vérifier la prise en main de cet outil, nous allons photographier et regrouper en fonction de sa conception individuelle ou collective. Nous étudierons et classerons ensuite en fonction du respect des méthodes et des règles nécessaires à la réalisation d’une carte mentale.

Outil de recueil des données dépendantes

Le recueil de données se fait par l’évaluation des devoirs surveillés et par les questionnaires pré-test et post-test d’autoévaluation des types d’intelligences (ANNEXE VII : questionnaire pré et post test de détermination des intelligences multiples). Un questionnaire en post test sur l’utilité ressentie de la carte mentale sera aussi complété.

Le protocole

Pour la réalisation de la C.M., nous sommes restés sur une réalisation manuelle.
En effet, la conception de cartes mentales par un logiciel spécifique aurait été plus complexe à mettre en application dans notre cas. Elle nécessite une installation du logiciel sur le serveur de l’établissement et il faut être certain que chaque élève possède une connexion internet personnel. Enfin, ce choix s’est aussi fait par le temps d’expérimentation relativement court. L’utilisation d’un nouveau logiciel nécessite une phase d’explication et de prise en main, et donc du temps.
Au paragraphe 3, nous avons décrit l’attitude des élèves dans chaque groupe. Au vu de la différence de comportement, nous avons imposé la création de carte mentale individuelle au premier groupe dont les élèves participent peu et sont plus individuels. Pour le 2ème groupe, où les élèves interagissent beaucoup entre eux, nous avons imposé la création de carte mentale collective.
L’expérimentation sera ponctuée par 2 questionnaires à choix multiples (Q.C.M.) distincts. Un premier Q.C.M. sera fourni en pré et en post test pour l’ensemble des élèves de la classe test et de la classe témoin. Ce questionnaire permet de définir les relations de dominance des différents profils d’intelligences pour chacun (ANNEXE VII). Il est constitué de 8 questions par type d’intelligence. Pour chaque question, l’élève répond par : pas du tout comme moi/ un peu comme moi/ moyennement comme moi/ beaucoup comme moi/ tout à fait comme moi. Aux réponses sont respectivement associés de 1 à 5 points. La somme définit la forme dominante d’intelligence. Dans les Q.C.M. fournis aux élèves, nous avons supprimé les noms des intelligences en considérant que ceux-ci auraient pu les influencer. Les différents profils ainsi déterminés permettront de supposer ceux pour qui l’apprentissage sera potentiellement avantagés par les cartes mentales dans la classe test. Concernant la classe témoin, avec laquelle nous n’avons jamais interagit, le Q.C.M. permettra d’observer les évolutions « naturelles » des différents types d’intelligences : nous pourrons voir si les variations sont similaires ou peuvent potentiellement être imputables à l’usage des cartes mentales dispensé en classe test.
Le deuxième Q.C.M. porte sur les méthodes d’apprentissages utilisées par les élèves. Il permet de déterminer les méthodes de révision des élèves. Il s’agit de savoir s’ils ont pour habitude de réviser sous forme de schémas, de reformuler sous forme de texte, ou de fiches, de répéter le cours à voix haute, ou de simplement le relire pour le mémoriser. Une autre partie de ce Q.C.M. est sur les bénéfices ressentis de l’apprentissage de ce nouvel outil. (ANNEXE XIII)
Ces deux Q.C.M. sont des questionnaires d’autoévaluation et donc sujets aux influences de l’évalué évaluateur.
En parallèle, les élèves seront soumis à 3 devoirs surveillés en classe, ainsi qu’à la conception de C. M. à la fin de chacun des 3 thèmes abordés selon les modalités définies aux paragraphes 4.3… ci-dessous. Les devoirs seront évalués et permettront de voir l’acquisition des notions et « l’impact » des cartes mentales sur l’assimilation des notions et concepts en Sciences de la Vie et de la Terre en lien avec l’intelligence visuo-spatiale. Concernant les C.M., elles seront classées en fonction de critères liés au mode de conception, et permettront de voir comment les élèves se sont approprié cet outil.

Début de l’expérimentation : brainstorming et approche par une C.M. collective en début de cours (diagnostique)

Nous décidons de débuter la mise en application de notre expérimentation par un brainstorming au tableau en début de cours afin de faire émerger leurs connaissances sur la notion à aborder. Chaque élève communique 2 mots en lien avec le thème abordé. La succession des élèves force les derniers élèves à faire émerger des mots non cités et donc la redondance de certains mots. Cette approche a été effectuée avec les 2 demi-groupes (groupe In et groupe Co). Cependant, la construction de la carte mentale s’est faite selon différents protocoles.

C.M. individuelle : Groupe In

Pour le groupe In, la construction des cartes mentales se fait individuellement. Ne connaissant pas leur niveau de maitrise de conception de C.M., nous décidons de leur apporter une aide sous forme d’un brainstorming. Les notions qui viennent en tête aux élèves sont notées sur le côté du tableau de manière linéaire, en dehors du cadre de la carte mentale. C’est à eux, de manière individuelle et en dehors des cours, d’organiser leur propre carte mentale autour de la notion centrale.

C.M. collective : Groupe Co

La mise en place de la carte collective est plus chronophage. Il a fallu organiser sa conception en parallèle de la dispense des cours de 1ère S très dense. De ce fait, pour le Groupe Co, nous débutons par un brainstorming collectif de la même manière que le groupe In, nous faisons ressortir les notions en lien avec la notion centrale entourée au centre du tableau. Cette fois, les notions sont regroupées en listes logiques et organisées selon les règles d’illustration de la carte mentale. Par la suite, la C.M. est complétée en fin de certaines séances : c’est-à-dire, après avoir fait une séance, nous allons faire ressortir les notions vues précédemment et les replacer encore une fois en listes en lien avec ce qui a déjà été construit. La C.M. évolue au cours des séances car de nouvelles notions apparaissent. L’initiation de la carte mentale ici est commune au groupe. Il reste aux élèves la finalisation et la remise au propre à faire collectivement mais sans notre présence. C’est-à-dire que les élèves doivent finir la C.M. (liens, couleurs, hiérarchie) en groupe de travail en dehors des cours de S.V.T. Ils disposent à la fin de leur exemplaire de C.M. travaillé en groupe.

Particularités des C.M. mise en place en génétique

Notre tuteur nous a fait part de la difficulté des élèves par rapport aux notions d’échelle en géologie et biologie. En géologie l’échelle des minéraux, des cristaux, des roches est confuse. Par exemple pour certains le quartz est une roche, le granite un minéral. Il remarque aussi cette confusion en biologie entre les échelles atomique, moléculaire, cellulaire, tissulaire … Pour y remédier il utilise des tableaux où sont placées les différentes échelles, les mots clés étant organisés selon leur taille.
Ainsi, nous lui avons proposé l’utilisation d’une carte mentale pour la génétique où les premières branches correspondent à des échelles organisées dans le sens des aiguilles d’une montre de la plus microscopique à la macroscopique.
Avec le groupe Co, l’objectif ici sera double : mettre au clair les différentes échelles et assimiler le cours.
Avec le groupe In, la réalisation de la carte mentale se fait de manière autonome, ils ont la liberté de l’organiser à leur manière. Pour respecter la demande du tuteur et inclure cette consigne, nous avons essayé d’anticiper les possibilités qui pouvaient s’offrir à eux pour les guider un minimum. Ils peuvent l’organiser par échelle dans une logique biologique, à savoir du génome au phénotype macroscopique ou l’organiser dans le sens du cours, du phénotype macroscopique au génotype qui peut être plus évidente pour eux. Cette didactisation permet de voir d’abord l’échelle la plus grande jusqu’à la plus petite. Aussi ils pourront utiliser des codes couleurs par échelle (phénomène macroscopique, cellulaire, moléculaire et génétique) ou par notion (expression génétique, stabilité et variabilité). L’utilisation de carte conceptuelle pour cette pratique de hiérarchisation parait judicieuse, et il ne serait pas surprenant que certains élèves en fassent naturellement en oubliant les cartes mentales.

Résultats et Discussion

Les résultats présentés dans cette étude résultent de la comparaison de plus de 8000 données et d’une 50aine de cartes mentales. Nous avons compilé ces relevés en essayant d’être le plus synthétique possible.

Etude et discussion des cartes mentales récoltées

Ici la C.M. est un moyen d’assimilation du cours. Si cette dernière est bien construite et permet de mieux assimiler le cours, ceci se traduira par de meilleurs résultats aux évaluations. De surcroit, sa réalisation peut être aussi un indicateur de l’évolution du profil d’intelligence de l’élève. Par exemple, pour un élève qui au départ n’avait pas le profil visuo-spatial et qui se retrouve finalement à l’aise dans l’exercice de la carte mentale, on peut penser que la C.M. aura participé à développer chez lui l’intelligence visuo-spatiale. Ces hypothèses sous-entendent que les autres modes d’apprentissages, difficulté des devoirs, variations des thèmes, intervenant divers… sont négligeables par rapport aux apports de la carte mentale.

Carte mentale sur l’expression, stabilité et variation du patrimoine génétique

Pour le groupe In, nous avons différencié 4 catégories de cartes mentales (ANNEXE XI) :
– Des cartes avec le thème central et des mots clés en listes (3 élèves) ;
– Des cartes avec une construction très linéaire avec un mot clé qui en amène un autre voire quelque fois 2, la lecture en sens horaire n’existe pas (5 élèves) ;
– Des cartes respectant les règles de constructions (3 élèves) ;
– Des cartes où la conception ressemble plus à une carte conceptuelle (5 élèves).
Pour le groupe Co, nous avons aussi différencié 2 catégories de cartes mentales (ANNEXE XII) :
– 4 cartes où les notions sont regroupées en groupes avec des couleurs de phénomènes et de structures, cependant 2 montrent une incompréhension du cours ou une absence d’apprentissage par des associations de mots clés hasardeux ;
– 3 cartes mentales respectant les critères définis précédemment.
Pour ce thème, 1 élève n’a pas fait le travail (idée clé centrale et 4 mots autour). Un autre a rendu un schéma. Ces élèves ont alors travaillé individuellement et n’ont donc pas respectés nos exigences.
Dans l’ensemble, les cartes mentales sont mieux réalisées et plus soignées que sur le thème précédent. Cette amélioration est particulièrement visible dans le groupe In qui montre un investissement plus important. Dans le groupe Co, les regroupements par catégorie montrent des cartes similaires. Ces catégories correspondent alors aux groupes de travail lors de la finalisation. La complexité au niveau de la notion d’échelles se retrouve dans la conception des cartes, et comme supposé, certains ont choisi une construction linéaire ou en carte conceptuelle pour y remédier. L’implication du groupe In peut laisser supposer de meilleurs résultats dans le contrôle en génétique.

Etude et discussion sur les profils d’intelligences

Nous présentons ici les résultats concernant les pré test et post test en lien avec les différents types d’intelligences. Les résultats sont calculés sur la base de 26 participants au lieu des 30 élèves initiaux de la classe. Nous avons exclu 4 élèves qui n’étaient pas présents soit au pré test, soit au post test. Leur suivi étant de part ce fait impossible. Pour la classe témoin, lors du post test, aucun élève n’a indiqué son nom. Les résultats ne peuvent dès lors être exploités que d’un point de vue quantitatif sur l’évolution des intelligences et non qualitatif avec un suivi et une différenciation individuelle.

Critiques et limites des résultats

La première critique se situe au niveau des controverses autour de la théorie des intelligences multiples dont nous avons exprimé les grandes lignes au chapitre 1.
Ensuite, nous nous intéressons au cadre d’expérimentation.
L’étude s’est effectuée sur un temps très court. Nous devions lors des séances effectuer le cours tout en gardant un temps de conception des cartes mentales, ce qui n’a pas été toujours possible. Ce manque de temps a été particulièrement pénalisant pour le groupe 2 où le travail demandé était en collectif. Au cours de ces 4 mois, les élèves ont eu aussi à faire à 3 intervenants pour un même cours (leur enseignant référent et nous-mêmes). Cette particularité n’est pas forcément évidente à appréhender et peut avoir perturbé certains élèves dans leur apprentissage et motivation pour la matière.
Dans un autre registre, nous avons eu une classe sans contrôle commun avec une autre 1ère S. Ceci nous aurait permis d’avoir une vraie classe témoin et d’effectuer des comparaisons sur l’ensemble des données (Evolution des intelligences, évolution des notes).
Enfin, le faible échantillon d’élèves de départ auquel s’ajoute un fort absentéisme, nous a obligé à exclure des élèves de certaines parties de l’étude. Il est devenu dès lors utopique de généraliser notre étude. Cette étude ne peut donc qu’être une base de réflexion sur la carte mentale comme dispositif d’apprentissage.
Enfin, nous nous intéressons à la méthodologie employée.
La carte mentale est, comme précisée dans la définition, personnelle. Il est donc difficile de l’évaluer. Pour chaque carte, il aurait fallu discuter avec son concepteur de sa justification des liens et couleurs utilisés. De plus, nous avons utilisés les cartes mentales comme outil d’apprentissage. Cette intervention a imposé aux élèves du travail supplémentaire, ce qui a pu nuire à leur implication et motivation à participer à l’étude, jusqu’à ce qu’ils arrivent à attribuer de la valeur à cet outil.
L’utilisation de questionnaire d’auto évaluation peut aussi être remise en question, surtout sur des sujets personnels. Il peut y avoir un biais par le fait que l’évalué est évaluateur. De plus, pour le suivi, il n’y avait pas d’anonymat, est-ce là la raison pour laquelle certaines questions ne possédaient pas de réponses ? Par chance, ce manque de réponse ne se situait pas au niveau de l’Intelligence V.-S. et fut très sporadique.
Lors des D.S., nous ne nous sommes pas intéressés à la mobilisation de l’I. V-S. dans ceux -ci. Le questionnement et les réponses attendus favorisés peut être les élèves à Intelligence V.-S. dominante.
Enfin, la C.M. collective fut compliquée à mettre en application. Après les brainstormings collectifs et le placement des mots clés en classe, nous les avons laissé s’organiser en groupe d’affinité entre eux pour la finalisation. Nous aurions pu subdiviser le groupe Co en sous-groupe de 4 ou 5 élèves. Ces sous-groupes étant chargés de concevoir une carte mentale ensemble, collective. Ceci nous aurait permis de ne pas faire toute la partie placement des mots clés et donc de gagner du temps sur le cours. Ce dispositif aurait aussi évité que certaines personnes travaillent seules.

Table des matières

1. Introduction
2. Cadre théorique et institutionnel
2.1. Définition des concepts et profils
2.2. Définition des cartes mentales
3. Présentation du cadre d’études et de la méthodologie retenue
3.1. Définition des variables indépendantes et dépendantes
3.2. Question de recherche et hypothèses
4. Méthodologie envisagée
4.1. Outil de recueil des données indépendantes
4.2. Outil de recueil des données dépendantes
4.3. Le protocole
4.3.1. Début de l’expérimentation : brainstorming et approche par une C.M. collective en début de cours (diagnostique)
4.3.2. C.M. individuelle : Groupe In
4.3.3. C.M. collective : Groupe Co
4.3.4. Particularités des C.M. mise en place en génétique
5. Résultats et Discussion
5.1. Etude et discussion des cartes mentales récoltées
5.1.1. Carte mentale sur « de l’oeil au cerveau »
5.1.2. Carte mentale sur l’expression, stabilité et variation du patrimoine génétique
5.2. Etude et discussion sur les profils d’intelligences
5.3. Etude et discussion des résultats concernant l’hypothèse 1
5.4. Etude et discussion des résultats concernant l’hypothèse 2
5.5. Cartes mentales, utilisation et ressentis des élèves
5.6. Critiques et limites des résultats
6. Conclusion
Références bibliographiques et sitographiques

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