Carte de connaissances

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Appellation en anglais

Knowledge map

Stratégies apparentées

Carte conceptuelle

Type de stratégie

microstratégie

Types de connaissances

Connaissances conceptuelles.

Connaissances métacognitives.

Description

Une carte de connaissances est une représentation graphique d’un ensemble de connaissances d’un domaine. Elle se différencie d’une représentation textuelle par sa structure délinéarisée, qui prend la forme d’un réseau graphique. En effet, dans une carte de connaissances, les connaissances sont représentées de manière schématique et bidimensionnelle sous la forme d’un réseau de nœuds et d’arcs. Les nœuds représentent les idées importantes ou les connaissances, et les arcs, les relations (ou liens) que le concepteur de la carte établit entre les connaissances.
Pudelko et Basque (2005, np.), après avoir considéré les relations entre les différents types de représentations externes sous forme de réseau, ont proposé de définir la carte des connaissances comme suit : « Une carte de connaissances est une représentation d’un type de connaissances prenant la forme d’un réseau d’objets graphiques, élaboré selon une convention de représentation préétablie ».

Les connaissances (ou nœuds) sont représentées au moyen d’un mot ou d’un ensemble de mots, alors que les relations (ou arcs) sont représentées au moyen de traits simples ou fléchés de manière à donner une direction aux relations établies. On peut aussi placer des étiquettes textuelles sur les traits, de manière à spécifier davantage la nature des liens établis entre les connaissances. La triade « nœud-arc-nœud » forme ce que l’on appelle une proposition. La proposition est l’unité de signification de base d’une carte de connaissances. Celle-ci peut être jugée valide ou non valide dans un contexte donné. Par exemple, un lien portant l’étiquette est une sorte de pourrait lier une connaissance appelée carte de connaissances à une autre connaissance appelée représentation externe des connaissances ; la triade « carte de connaissance - est une sorte de - représentation externe des connaissances » constitue alors une proposition. Cette proposition s’avère valide (alors que la proposition inverse serait non valide).

Plusieurs auteurs s’accordent pour dire que la difficulté la plus grande dans l’élaboration de cartes de connaissances en situation d’apprentissage est l’étiquetage des liens entre les connaissances (Basque, Pudelko et Legros, 2003 ; Jo, http ; Novak et Gowin, 1984 ; Fisher, 1990 ; Roth et Roychoudhury, 1992). Selon Fisher (1990), les étudiants tendent soit à ne pas nommer les liens ou à utiliser des termes très généraux, soit encore à multiplier les noms pour des relations dont la signification est proche ou synonyme.

La démarche de conception d’une activité d’enseignement-apprentissage peut faire appel aux outils informatiques de construction des cartes des connaissances. Cette démarche devra prendre en considération :

  • L’objectif principal de l’activité qui peut consister à :
  • Construire une carte de connaissances pour représenter une vue schématique d’un domaine ou d’un problème ou encore pour répondre à une question. Dans ce cas, les étudiants doivent représenter aussi bien les connaissances que les relations entre celles-ci.
  • Construire une carte de connaissances à partir d’une liste de connaissances-clés présélectionnées par le professeur. Habituellement, la liste fournie à l’étudiant comporte entre 10 et 20 concepts-clés.
  • Compléter une carte de connaissances « tronquée », dans laquelle manquent certaines connaissances ou certains liens. Ce type d’activité peut constituer une activité d’apprentissage, mais est également approprié pour répondre à un objectif d’évaluation ou d’autoévaluation des connaissances.
  • La provenance des connaissances à représenter : Les connaissances à représenter peuvent être puisées dans un ou plusieurs textes (manuel, notes de cours, ouvrages, articles) ou encore dans un ensemble de ressources du cours (exposé magistral + lectures obligatoires + visionnement d’une vidéo). Les connaissances à représenter peuvent aussi être les « connaissances antérieures » des étudiants ; ainsi, avant une leçon ou un cours, il est possible de demander aux étudiants d’élaborer une carte des connaissances qu’ils possèdent déjà dans un domaine donné.
  • La durée, la fréquence et le moment de l’activité : La construction de cartes de connaissances peut constituer une activité unique et à durée limitée (de 20 minutes à plusieurs heures). Elle peut aussi constituer une activité prolongée : les étudiants élaborent, révisent et corrigent leur carte de connaissances durant plusieurs cours portant sur un domaine, ou même durant tout un trimestre. Dans ce dernier cas, la carte produite peut être considérée comme représentant l’ensemble des connaissances du cours selon le point de vue des étudiants.
  • Le statut de l’activité dans le cours : La construction de la carte de connaissances peut constituer :
  • Une activité principale du cours : Dans ce cas, l’accent est mis sur le processus de construction de la carte de connaissances. Cette approche s’enracine dans une perspective constructiviste de l’apprentissage (Roth et Roychoudhury, 1992 ; Tsai, 2000). Son but est d’inciter l’apprenant à créer et à réviser constamment ses représentations internes (Anderson-Inman, Ditson et Ditson, 1998).
  • Une activité précédant « l’entrée en matière » : Dans ce cas, les connaissances et les liens représentés dans la carte de connaissances constituent des « organisateurs introductifs » (advance organisers) (Ausubel, 1968). La tâche a alors pour but d’activer les connaissances antérieures et de faire ressortir les conceptions erronées ainsi que les problèmes de compréhension des étudiants.
  • Une activité clôturant l’activité d’apprentissage principale : La carte favorise le retour sur les connaissances acquises : il s’agit de les rassembler et de les (re)structurer, souvent en vue de l’évaluation ou de l’autoévaluation des apprentissages.
  • La documentation ou non de la carte : L’activité de construction de cartes de connaissances gagne à être complétée par une description verbale, écrite ou orale de son contenu, surtout dans la modalité individuelle. La description verbale aide à améliorer la cohérence de la représentation des connaissances, probablement parce qu’elle conduit à une confrontation enrichissante de deux modes de représentation des connaissances, verbal et spatial, à la fois différents et complémentaires.
  • La formation préalable requise : Une formation préalable à la construction des cartes de connaissances semble nécessaire, surtout dans le cas où l’activité est contrainte par une formalisation des liens et des connaissances (c.-à-d. par l’usage de typologies de liens et de connaissances) ou de la structure. Une formation technique à l’utilisation du logiciel choisi peut aussi s’avérer nécessaire. La méthode de formation la mieux appropriée semble être celle qui combine de courts exercices sur l’application des contraintes de l’outil ou de l’activité et une réalisation guidée de cartes de connaissances dans le domaine cible.

Bien sûr, les caractéristiques générales des activités d’apprentissage impliquant la construction de cartes de connaissances qui sont décrites ci-dessus ne constituent qu’une catégorisation schématique des différentes possibilités d'intégration de cette microstratégie dans le scénario pédagogique. De nombreuses variantes et combinaisons de ces contraintes sont possibles. En voici quelques-unes :

  • On demande aux étudiants de générer un certain nombre de concepts-clés d’un domaine au cours d’un remue-méninges collectif, puis de construire des cartes individuellement ou en équipe.
  • Les étudiants construisent les cartes de connaissances individuellement, puis participent à une séance de remue-méninge dont l’objectif est de produire une carte unique et commune.
  • Les productions collaboratives ou individuelles peuvent donner lieu à des exposés oraux en classe.
  • On demande aux étudiants de générer (individuellement ou collectivement) une liste de concepts-clés, d’écrire tout ce qu’ils savent sur ces concepts et finalement de construire une carte (collective ou individuelle).
  • Les étudiants génèrent d’abord individuellement une liste de concepts et la comparent ensuite avec celle produite par un collègue afin de s’entendre sur une liste de concepts commune, et, finalement, construisent une carte de connaissances (individuellement ou collectivement).

Conditions favorisant l’apprentissage

En quoi l’activité de construction de cartes de connaissances serait-elle favorable à l’apprentissage chez l’étudiant qui élabore ces cartes ? Voici quelques apports à l'apprentissage de la construction des cartes de connaissances rapportés dans la littérature.

  • Structurer les connaissances : Selon Ausubel (1968), la création de liens entre les connaissances est fondamentale dans le processus de construction de connaissances puisqu’une information ne peut devenir une connaissance tant qu’elle n’est pas reliée de façon significative aux connaissances antérieures d’un individu. Le fait de nommer les connaissances incluses dans la carte et de rendre explicites et plus précises des associations implicites et souvent confuses de mots favorise la construction de significations (Fisher, 2000) ainsi que l’organisation des connaissances en structures mentales cohérentes.
  • Réguler l'apprentissage : L’activité consistant à faire construire des cartes de connaissances incite l’apprenant à créer et à réviser constamment ses représentations internes (Anderson-Inman et al., 1998). Pour Anderson-Inman et Zeitz (1993), l’activité de création de cartes conceptuelles constitue une «  stratégie d’étude active pour des apprenants actifs ». Pour Jonassen (Jonassen et Marra, 1994 ; Jonassen,1998 ; Jonassen, 2000), l’activité de construction d’une carte de connaissances incite les apprenants à s’engager dans des processus de traitement profond des connaissances visées et la construction des connaissances métacognitives. La carte de connaissances permet à l’apprenant d’adopter une position d’observateur face à ses propres connaissances et à ses processus cognitifs. La construction de cartes de connaissances peut faire émerger chez l’individu ce que Piaget a appelé des "conflits cognitifs" pouvant mener au changement conceptuel (Tsai, 2000). Placé devant de tels conflits, le sujet met en œuvre un processus d’autorégulation cognitive, conçu comme un processus intentionnel de résolution de tensions internes entre les représentations mentales de l’apprenant et leur représentation externe (McAleese, 1998). C’est pourquoi, pour Novak et Gowin (1984), l’activité de construction d’une carte conceptuelle permet d’ « apprendre à apprendre ».

Niveau d’expertise des apprenants

Identifier si la stratégie est adaptée aux apprenants débutants, intermédiaires ou novices dans un domaine. Décrire comment la stratégie prend en considération le niveau des connaissances des apprenants dans le domaine ciblé. Donner des exemples.

Type de guidage

Décrire quel est le type de guidage et de support offert par la stratégie. Faire les liens avec le niveau d’expertise des apprenants en décrivant comment et pourquoi le type offert est censé favoriser l’apprentissage de ces apprenants.

Les outils informatisés de construction des cartes des connaissances, offrent chacun un guidage représentationnel spécifique, selon les fonctionnalités qu'ils proposent (Jonassen, 1992; Suthers, 2001). Suthers (2001) a avancé l’idée de guidage représentationnel pour décrire le fait que les différentes « fonctionnalités" de ces outils véhiculent des présupposés différents sur la nature des connaissances et conduisent à privilégier certains types d’« actions épistémiques » au détriment des autres. Selon ce chercheur, le guidage représentationnel d’un outil dépend à la fois des contraintes et de la saillance des propriétés de l’outil. Les contraintes sont des propriétés qui limitent les possibilités d’expression des connaissances et des relations entre celles-ci par rapport au langage naturel. La saillance exprime le degré de facilitation de la représentation de certains aspects de la connaissance.

  • Le choix de l’outil de construction de cartes de connaissances : Devant la variété des outils disponibles, l’enseignant, mis à part les critères financiers, devra s’interroger sur les aspects suivants :
  • Le type de domaine des connaissances à modéliser. Dépendamment de la discipline enseignée, celui-ci peut être structuré de façon hiérarchique, en chaîne de procédures, ou encore de façon fonctionnelle (les connaissances étant alors reliées principalement par des relations de causalité). Il s’agira de choisir le logiciel dont les contraintes de structuration et de création des connaissances et des relations sont compatibles ou, mieux encore, favorisent la production des liens ou des structures visées.
  • Le type d’activité d’apprentissage privilégiée : par exemple, pour des activités de longue durée, on vérifiera que le logiciel permet facilement la modification et la sauvegarde des versions successives de la carte.
  • La compatibilité entre les contraintes de l’outil et les consignes de l’activité d’apprentissage. Par exemple, si on veut utiliser la typologie des liens et/ou des connaissances proposée par le logiciel, il faudra s’interroger sur sa pertinence par rapport aux objectifs d’apprentissage et d’évaluation.

Type de regroupement des apprenants

Décrire le type de regroupement préconisé par la stratégie et comment on peut le réaliser. Donner des exemples.

La modalité de réalisation de la carte (individuelle versus collective) : La construction individuelle constitue la modalité la plus fréquemment rapportée dans la littérature. La construction collective est moins exploitée, mais constitue cependant une option très intéressante. Elle favorise la discussion, la confrontation de points de vue et la négociation de significations des connaissances et de leurs relations. De plus, les interactions durant la construction de la carte peuvent permettre aux participants d’observer le partenaire agir et d’en tirer des règles de pensée et de comportement, de confronter leurs connaissances à celles du partenaire, d’intérioriser les stratégies déployées ou les réflexions émises par le partenaire et, à certaines occasions, d’être guidés et accompagnés par le partenaire, qui joue alors le rôle de tuteur. La construction collaborative peut s’effectuer :

  • en dyade ou en petit groupe : les étudiants travaillent en équipe à un même poste de travail pour élaborer une carte commune ;
  • en grand groupe : la carte est projetée sur un écran et tous les étudiants du groupe-classe contribuent à sa construction. Le maniement du logiciel est effectué par le professeur ou par un étudiant, soit encore à tour de rôle.

Milieu d’intervention

Décrire dans quel milieu éducatif la stratégie a été utilisée. Donner des exemples.

Conseils pratiques

Basque et Pudelko (Basque, Pudelko et Legros, 2003a,Basque, Pudelko et Legros, 2003b,Basque et Pudelko, 2004)ont utilisé à plusieurs reprises la construction des cartes des connaissances dans le but de faciliter la compréhension des textes lus, durant la lecture. Les cartes des connaissances ont été construites à l'aide de technique de modélisation par objets typés, en utilisant le logiciel MOT. Cette approche est issue de recherches menées au début des années 1980 sur les stratégies de lecture active, sous l’impulsion de résultats empiriques mettant de l’avant l’importance du rôle actif du lecteur dans la construction de représentations durant l’activité de lecture. Plusieurs techniques ont été élaborées et décrites sous le nom commun de « stratégies spatiales d’apprentissage » (spatial learning strategies) (Holley et Dansereau, 1984). Ces stratégies ont pour but d’amener le lecteur à transformer la représentation textuelle en représentation spatiale de façon à préserver, rendre explicites et activer les informations décrites dans le texte tant au plan local (relations entre les propositions) qu'au plan global (le texte dans son ensemble).

La démarche générale d’une stratégie spatiale d’apprentissage est la suivante :

  • Sélectionner les connaissances-clés dans le texte.
  • Les représenter dans la carte.
  • Faire une liste d’attributs pour chaque connaissance (ou décider du type de connaissance).
  • Relier les connaissances-clés dans un arrangement spatial en utilisant les liens étiquetés (éventuellement typés).
  • Réarranger la représentation spatiale.
  • Comparer la représentation avec le texte.
  • Réviser la carte.

Cette activité peut être réalisée soit avec des logiciels qui proposent des typologies des connaissances ou des liens prédéfinis (dans ce cas, il faut s’interroger préalablement sur la pertinence de la typologie pour le domaine de connaissances visé), soit encore avec des logiciels qui permettent d’étiqueter soi-même les liens (dans ce cas, les consignes concernant la typologie des liens peuvent faire partie de la consigne générale de l’activité). La Figure ci-dessous présente une carte de connaissances construite par une étudiante novice dans le domaine, mais connaissant bien l’approche de construction de cartes de connaissances proposée dans le logiciel MOT, au cours de la lecture d’un texte portant sur la gestion des déchets. On peut constater que certaines connaissances, relations et propositions représentées constituent des inférences construites par cette étudiante, puisque ces connaissances ne figurent pas comme telles dans le texte. Ces inférences témoignent de son effort de construction d’une représentation cohérente de la situation décrite dans le texte.

Texte : La gestion des déchets. L’élimination des déchets se fait de deux façons principales : l’incinération et l’enfouissement. L’incinération, qui est la méthode la plus onéreuse, consiste à brûler les déchets dans un four à des températures de 500 à 1000 degrés Celsius. La matière organique est alors transformée en gaz tandis que le reste des déchets devient un résidu (cendres). Cette technique permet d’éliminer entre 85 et 90 % du volume initial des déchets, mais les résidus doivent obligatoirement être éliminés dans un lieu d’enfouissement sanitaire.


Carte dechets MOT.jpg

Bibliographie

Ausubel, D. (1963). The Psychology of Meaningful Verbal Learning. New York : Grune & Stratton.

Basque, J. et Pudelko, B. (2003a). La co-modélisation des connaissances à l’aide d’un outil informatisé à des fins de transfert d’expertise. Recension d’écrits. Notes de recherche (LICEF03NR02). Montréal : Centre de recherche LICEF, Télé-université. Basque, J. et Pudelko, B. (2003b). Using a concept mapping software as a knowledge construction tool in a graduate online course. Dans D. Lassner et C. McNaught (Eds.), Proceedings of ED-MEDIA 2003, Wold Conference on Educational Multimedia, Hypermedia & Telecommunications, Honolulu, June 23-28, 2003 (pp. 2268-2264). Norfolk, VA : AACE.

Basque, J. et Pudelko, B. (2004). The effect of collaborative knowledge modeling at a distance on performance and on learning. Dans A.J. Canas, J. D. Novak, F. M. Gonzalez (Eds.), Proceedings of the First International Conference on Concept Mapping (CMC 2004), Pamplona, September 14-17, vol. 1 (pp. 67-74). Pamplona : Universidad Publica de Navarra.

Basque, J. Pudelko, B. et Legros, D. (2003b). Une expérience de construction de cartes conceptuelles dans un contexte de téléapprentissage universitaire. Dans C. Desmoulins, P. Marquet et D. Bouhineau (dir.), Actes de la Conférence EIAH 2003, Strasbourg, 15 au 17 avril 2003, (pp. 413-420). Paris : ATIEF/INRP.

Basque, J. Rogozan, D. et Pudelko, B. (2004). Les outils informatisés de construction de cartes de connaissances : Des outils pour l’apprenant, le concepteur et le formateur en contexte de téléapprentissage. Communication au Congrès de l’ACFAS, 4e colloque annuel du CIRTA, Montréal, 10-12 mai 2004.

Breuker, J. A. (1984). The role of spatial strategies in processing and remembering text : A cognitive-information-processing analysis. In C. D. Holley & D. F. Dansereau (Eds.), Spatial learning strategies : Techniques, applications and related issues (pp. 47-77). Orlando : Academic Press.

Pudelko, B. et Basque, J. (2005). Les logiciels de construction des cartes de connaissances : des outils pour apprendre. Dossiers technopédagogiques. PROFETIC : Intégration des TIC et nouvelle pédagogie universitaire.

Webographie

Identifier et décrire brièvement des ressources complémentaires disponibles sur le web.

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