Les SIG et l'intégration des TICE dans la géographie scolaire
Bilan d'étape pour une recherche INRP sur l'innovation pédagogique
S. Genevois - Octobre 2002
Recherche INRP n°30417 (1999-2003) : les Systèmes d’Informations Géographiques (SIG) comme vecteur potentiel d’innovation dans l’enseignement de la géographie scolaire ("L’innovation pédagogique en histoire et géographie et les apprentissages qu’elle favorise")
Lien sur l'expérimentation : http://perso.wanadoo.fr/thierry.joliveau/Biblio/ESRI2001Texte.pdf
Equipe de recherche :
- Yvan Carlot, Formateur Histoire/Géographie - IUFM de Lyon
- Thierry Joliveau, Maître de conférences, UMR 5600/CRENAM – Université de Saint-Etienne
- Sylvain Genevois, Formateur TICE - IUFM de Lyon
- Jean-Paul Collicard, Professeur de Géographie - Lycée de Pont-de-Beauvoisin - Formateur associé IUFM de Grenoble.
PLAN :
1- L'introduction progressive des logiciels de cartographie dans l'enseignement de la géographie
2- La place des SIG par rapport aux autres logiciels de cartographie
1- L'introduction progressive des logiciels de cartographie dans l'enseignement de la géographie
Contrairement aux Etats-Unis où les SIG sont largement utilisés dans l'enseignement secondaire (1), leur introduction est beaucoup plus lente et progressive dans le système éducatif français. Ce constat n'est pas destiné à souligner un retard, mais à dégager un contexte spécifique : aux Etats-Unis, les élèves du second degré découvrent la cartographie numérique directement à travers les SIG ; en France l'introduction des SIG a été précédée par les logiciels de cartographie thématique, dont la facilité de prise en main et le moindre coût ont assuré le développement des pratiques cartographiques en classe dès le début des années 1990. Il n'est pas excessif d'affirmer que les logiciels de cartographie ont été en France au cœur du développement de l'informatique pédagogique. Dès le début du développement de la micro-informatique en classe, ils ont figuré parmi les outils logiciels les plus utilisés et les plus appréciés par les enseignants d'histoire-géographie.
Les enseignants qui utilisaient alors des logiciels avec leurs élèves faisaient souvent figure de "pionniers" (2) ; pour eux, les logiciels de cartographie permettaient de mettre en oeuvre une pédagogie innovante : l'innovation pédagogique résidait moins dans les vertus pédagogiques que l'on prêtait alors à l'"Enseignement Assisté par Ordinateur" (EAO) que dans le renouvellement du rapport à la géographie scolaire. Ces enseignants cherchaient à développer l'esprit critique de leurs élèves en sortant de la carte pré-construite du manuel ; ils utilisaient les possibilités de calcul et de traitement cartographique au service d'une géographie scolaire plus vivante, plus "citoyenne", plus ouverte sur les phénomènes économiques et sociaux contemporains. A l'exemple du logiciel "Carto" dans l'académie de Montpellier (3), ces pratiques de cartographie numériques, d'abord marginales, se sont rapidement diffusées au cours des années 1990 à travers la formation continue (ces "pionniers" de la cartographie par ordinateur étant souvent devenus des formateurs MAFPEN). Même si aujourd'hui le temps des "pionniers" est révolu, il reste l'image d'une cartographie par ordinateur profondément liée à la cartographie statistique. D'une certaine manière, l'outil informatique avait permis de poursuivre et d'accomplir à la fin du XXe siècle le cycle de la cartographie quantitative née au XIXe, avec l'invention de la carte choroplèthe.
Aujourd'hui la multiplication et la diffusion très large de logiciels de cartographie, payants ou gratuits, a tendu à banaliser la cartographie par ordinateur. Mais il semble désormais que la mode soit davantage à la recherche documentaire sur Internet ou à la consultation de cédéroms multimédias.
Le contexte semble cependant en train de changer sous l'effet de nouvelles épreuves, de nouveaux programmes et de nouvelles finalités dans l'enseignement de la géographie scolaire :
- Dans les épreuves, la place de la carte et du croquis s'est vue renforcée avec les nouvelles épreuves du Brevet et surtout du Baccalauréat (4). On pourra remarquer que l'épreuve de croquis de synthèse au Baccalauréat n'est pas une épreuve de cartographie par ordinateur et qu'elle ne repose pas sur les savoir-faire de la cartographie statistique. Néanmoins elle permet à l'élève de construire sa propre carte, d'opérer ses choix graphiques (5).
- Dans les programmes d'histoire-géographie, les TICE restaient jusque-là peu prises en compte dans les Instructions Officielles, contrairement à d'autres disciplines comme les Sciences physiques ou les Sciences de la Vie et de la Terre, à travers notamment l'Expérimentation Assistée par Ordinateur (ExAO). On constate une timide évolution avec le BO du 10 août 2000 insistant sur le rôle des "logiciels de modélisation en géographie" (6). Il faut attendre toutefois le nouveau programme de Seconde, mis en oeuvre à la rentrée 2001, pour voir une mention explicite aux SIG à propos de l'étude de cas. (7)
- De nouvelles finalités dans la géographie scolaire qui doit initier au raisonnement géographique, à la résolution de problèmes et à l'analyse spatiale. Dans ce contexte, l'introduction des SIG est perçue comme un enjeu démocratique pour de futurs citoyens qui auront à comprendre des cartes réalisées par informatique.
2- La place des SIG par rapport aux autres logiciels de cartographie
Les SIG reprennent les principales fonctionnalités des logiciels de cartographie thématique (discrétisation, choix des figurés…), mais s'en distinguent fondamentalement par :
Les SIG permettent donc de dépasser la cartographie quantitative, qui déjà permettait de faire "mentir la carte" en jouant sur les modes de discrétisation et de seuillage, pour aller vers le raisonnement géographique : on passe d'une géographie descriptive à une géographie problématique avec des notions.
Conscientes des possibilités offertes par les SIG, des équipes d'enseignants ont commencé à s'intéresser aux SIG et à construire des séquences d'apprentissage à l'aide de ces logiciels. Quelques expérimentations avec des élèves ont eu lieu dans les académies de Dijon (autour de Jean-Marc Bonnefoy), de Strasbourg (avec Thierry Hatt), de Montpellier (avec Sébastien Cathala)…(8) A l'échelle nationale, une politique de généralisation de l'outil semble s'esquisser avec la décision du MEN et de la Direction de la Technologie de faire produire et distribuer un SIG gratuit et libre de droit pour tous les établissements du second degré (9). Parallèlement de nombreux SIG en ligne permettent de démocratiser l'accès à l'information géographique pour le grand public et pour le public scolaire. Mais la question reste posée : quel usage didactique des SIG pour quels changements dans la géographie scolaire ?
3- SIG et innovation pédagogique
Les évolutions techniques vont plus vite que les évolutions didactiques, ce qui laisse penser que toute innovation technique n'entraîne pas ipso facto un changement dans les méthodes d'enseignement. Cette observation est d'autant plus valable pour les SIG, qui peuvent entraîner une focalisation sur l'outil (complexe) et sur ses fonctionnalités. Comme en témoigne l'expérimentation menée au lycée Pont de Beauvoisin par une équipe de professeurs autour de Jean-Paul Collicard, la maîtrise technique de l'outil SIG, sans être un obstacle insurmontable, requiert quelques séances de prise en main (cf partie sur les "objectifs techniques"). Chaque séance informatique visait cependant à traiter une ou plusieurs notions géographiques et il s'agissait d'éviter à tout prix d'entrer par l'outil pour privilégier la démarche d'apprentissage de l'élève.
L'utilisation des SIG en classe posent aussi des problèmes généraux de mise en œuvre d'une séance utilisant les TICE : contraintes de l'environnement scolaire (contraintes d’horaires, de salles, d’emploi du temps…), contraintes de l'environnement informatique (2 élèves par postes), obstacles liés à la maîtrise technique de l'outil (connaissance des commandes et menus, diversité des niveaux en informatique…), difficulté à sortir du couple utilisateur/ système, alors que l'observation devrait porter sur l'interaction utilisateur/apprentissages (référence aux théories d'apprentissage et en particulier au socio-constructivisme de Vigotsky). Ces difficultés expliquent en partie comment une "bonne" séance informatique est souvent pensée et vécue comme une séance qui fonctionne techniquement (en toute sécurité) pour l'enseignant et (en toute autonomie) pour les élèves. La préoccupation majeure des enseignants qui ont mené l’expérimentation était d’abord de vérifier si la séance informatique " fonctionnait " ; une fois cet obstacle levé, ils ont tous accepté de la tester sur un plan pédagogique et didactique.
Pourtant si l'on dépasse ces contraintes générales posées par les environnements informatiques, les SIG apportent une autre dimension : pas seulement la motivation ou l'autonomie des élèves, mais l'analyse systémique de situations complexes. Un autre rapport à la carte qui n'est pas un donné, mais fait l'objet de processus de déconstruction/reconstruction.
Il n'existe pas, en l'état actuel, de recherche des psychologues cognitivistes sur les logiciels SIG comparables aux études sur l'apprentissage à travers les outils multimédias ou hypermédias (10). Certes ce n'est pas le lieu de bâtir une théorie de l'apprentissage avec les SIG, mais il paraît intéressant de soulever quelques processus cognitifs mis en jeu au cours des différentes tâches/activités de traitement de l'information.
Comme les hypermédias pour le texte, les SIG pour la cartographie changent le rapport au document, son mode de lecture et partant le mode d'acquisition des connaissances : le multicouche favorise la compréhension des phénomènes géographiques (tout en rendant plus complexe la manipulation des différentes couches). Le géoréférencement met en corrélation espace terrestre et espace cartographique, de sorte que l'utilisateur comprend d'emblée l'importance des coordonnées géographiques. Les requêtes spatiales et attributaires permettent d'interroger les cartes ou les bases de données selon le questionnement de chaque utilisateur, les zones " tampons " de faire des simulations et de varier les paramètres.
Autres processus cognitifs intéressants :
- la perception (carto)graphique: de nouvelles opérations mentales sont liées aux possibilités de l'analyse spatiale. A la différence de la cartographie illustrative "faisant preuve", la carte par SIG est produite, elle est le fruit d'une construction intellectuelle. Un outil d'investigation qui permet de rompre radicalement avec la géographie descriptive qui règne encore peu ou prou dans les classes.
- la verbalisation : en dévoluant à l'ordinateur les fonctions de traitement de l'information, l'élève est à même de se concentrer sur l'essentiel, c'est-à-dire la réflexion géographique, et d'échanger son point de vue avec d'autres élèves ou avec l'enseignant. Ainsi se dessine un nouveau "triangle didactique" où les hypermédias permettent de médiatiser la relation pédagogique enseignant/apprenant et de favoriser les interactions entre élèves. Il convient de noter que l'expérimentation conduite dans une salle informatique, qui sert habituellement de laboratoire de langues, a permis à l'enseignant de changer de positionnement, sans permettre cependant de véritables interactions entre les élèves. Pourtant nous faisons l’hypothèse qu’il est possible de passer grâce aux SIG d’un apprentissage par instruction à un apprentissage par exploration (ce qui sera le cas avec les situations problèmes proposées l’an prochain aux élèves) (11)
5- SIG et formation des enseignants
Force est de constater le faible nombre, voire l'absence de stages de formation initiale et continue, sauf dans quelques académies (comme Lyon ou Dijon), qui s'efforcent de proposer des stages SIG. Ce qui confère un caractère initiatique restreint aux SIG pédagogiques, ce qui signifie également que cela constitue bien un nouveau champ d'apprentissage nécessitant de nouvelles stratégies de traitement, mais aussi un nouveau champ de formation pour les enseignants eux-mêmes.
Les SIG ne sont pas des outils innovants en eux-mêmes : ils sont neutres (Tardiff), au sens où ils peuvent revêtir un caractère différent en fonction des modes d'apprentissage dans lesquels ils s'insèrent.
Ils donnent cependant un nouveau statut à la carte qui, d'instrument de localisation et de "monstration", devient outil d'analyse. L'efficience didactique ne peut être ramenée à la rapidité d'exécution (ce qui avait été le principal apport des logiciels de cartographie automatique). Mais surtout l'apprentissage d'un savoir-faire cartographique ne doit pas prendre le pas sur la maîtrise d'un savoir géographique.
1. http://www.esri.com/k-12/ : exemple d'utilisation des logiciels ESRI dans le domaine éducatif (niveau K12)
http://gis.esri.com/library/userconf/proc99/proceed/papers/pap203/p203.htm : "The Effectiveness of GIS in High School Education"
2. le "pionnier" est défini par Gérard Fabre comme celui qui a "un rapport passionnel à l'innovation et qui se situe plus dans l'action que dans la théorie" … "Il ne remet pas toujours en question les situations d'apprentissage", ce qui ne veut pas dire qu'il identifie systématiquement utilisation de l'ordinateur et innovation pédagogique.
3. Jacky Fontanabona, "Cartes et modèles graphiques, analyse de pratiques en géographie" 2000, Paris, INRP
Pour les logiciels de cartographie thématique (Wincarto, Philcarto, Cartes & Données,...) consulter :
http://www.ac-strasbourg.fr/microsites/hist_geo01/ressources-carto/CARTO-SIG.htm
4. depuis 1999, le croquis accompagne obligatoirement l'une des deux compositions de géographie au Baccalauréat (épreuve majeure en 1ère partie). En outre, la réalisation d'un croquis peut faire l'objet d'une épreuve spécifique en 2e partie (épreuve mineure).
5. Extrait du BO n°12 20 mars 1997 : "A partir de ses connaissances et en réponse à un sujet donné, le candidat réalise un croquis accompagné d'une légende organisée et expliquée en quelques phrases. Le sujet porte sur l'un des thèmes ou ensembles géographiques définis par le programme. Il ne comporte pas de document, si ce n'est éventuellement quelques données statistiques. Il est accompagné d'un fond de carte. Les correcteurs apprécient l'exactitude des informations, notamment la localisation, la capacité à hiérarchiser et à mettre en relation des phénomènes représentés ainsi que l'organisation de la légende. La qualité graphique du croquis est un élément de valorisation de la copie…"
6. Extrait du BO du 10 août 2000 : "4- Des logiciels de modélisation en Géographie : "Le recours à la modélisation en géographie (…) semble un moyen utile pour placer l'élève au centre de la problématique, lui permettre (…) de développer la notion de responsabilité des acteurs dans les choix effectués par une collectivité, un état ou des groupes d'individus. L'histoire, l'éducation civique et la géographie peuvent prendre sens pour les élèves par une approche plus centrée sur les dynamiques et les mutations, les ruptures et les crises, les continuités et les changements qui relèvent de l'action humaine et pour lesquels tout finalisme ne fournit qu'une explication sommaire. A titre d'exemple, on peut penser en géographie à l'analyse du développement urbain (évolution d'un quartier, d'une ville, d'une grande région urbaine) ou à la répartition de la population et plus largement à l'aménagement des territoires ou aux interactions de l'homme et de son environnement…"
7. BO n°6, 31 août 2000, Hors série : 1- Des études de cas contextualisées, 2- Une approche multiscalaire, 3- L'utilisation d'outils géographiques :
"Les raisonnements mis en œuvre supposent la maîtrise d'outils géographiques. La carte et le croquis sont des outils majeurs qui impliquent l'apprentissage d'un langage spécifique dont l'utilisation trouvera une application dans les épreuves de baccalauréat qui donnent une place importante à la carte, au croquis et à leur interprétation. Plus largement, qu'il s'agisse de cartes, d'images ou d'autres sources documentaires, l'objectif est de privilégier le repérage, la lecture critique et la mise en relation des informations, apprentissages qui sont déjà au collège les fondements pédagogiques de l'approche des documents. L'étude de chaque thème s'appuie donc sur des cartes à différentes échelles de la plus petite qui permet de situer l'étude de cas à la plus grande, plan de ville, POS, plan de prévention des risques... ainsi que sur des photographies de différente nature, des images satellitales, voire des systèmes d'information géographique (SIG)."
8. Thierry HATT : http://www.ac-strasbourg.fr/microsites/hist_geo01/parc/index.htm : Homme et environnement dans le parc régional des Vosges du Nord,
http://www.ac-strasbourg.fr/microsites/hist_geo01/r1789-v5/index.htm : Étude d'un recensement de Strasbourg en 1789,
http://www.ac-strasbourg.fr/microsites/hist_geo01/r1789-v5/index.htm : SIG d'information géographique historique sur la ville de Strasbourg (1674-1932),
http://www.ac-strasbourg.fr/microsites/hist_geo01/sig-stg-photos-aeriennes/index.htm : SIG d'information géographique historique sur la ville de Strasbourg (1932-2003)Sébastien CATHALA : Les inondations dans le Gard à l'automne 2002 : http://www.esrifrance.fr/actu/SIG2003/Communication/cathala1/cathala1_esri.htm et http://www.brgm.fr/Fichiers/SIRNAT/sirnat20.pdf
Jean-Marc BONNEFOY et le groupe d'expérimentation SIG de l'académie de Dijon : http://webpublic.ac-dijon.fr/pedago/histgeo/SIG/sig.htm
Parmi les SIG et atlas en ligne, qui sont en plein développement mais qui ne présentent pas toujours un intérêt pédagogique évident, citons :
http://www.nationalgeographic.com/maps/index.html : la Map Machine du National Geographic permet de créer des cartes à la demande
http://www.makeyourmap.net/ : fabrication de cartes thématiques en ligne avec, éventuellement, ses données.
http://www.rnde.tm.fr/francais/ls/lsgen.jsp : le site du RNDE (Réseau National de l'Eau) permet de cartographier, à diverses échelles et jusqu'au 1/25000e, le réseau hydrographique en France à partir de la base cartographique de l'IGN
http://www.carto.net/papers/svg/index_f.shtml : les potentialités du format SVG pour les SIG en ligne
9. http://tice.education.fr/educnet4/Public/histgeo/sig/ : CR du groupe ministériel dirigé par Michel Vauzelle (Direction de la Technologie)
10. voir à ce sujet les articles de Rouet et Tricot dans les actes des colloques Hypermedias et apprentissages
11. "Définitions d’aides en fonction des types d’apprentissages dans des environnements hypermedias" , André TRICOT, Corinne PIERRE-DEMARCY, Rachid EL BOUSSARGHINI in 4e colloque Hypermédias et apprentissages octobre 1998, p 41 :
" L’apprentissage par instruction est caractérisé par le fait qu’un tuteur ou expert a pour fonction de transmettre à des novices des connaissances qu’ils n’avaient pas au préalable… Dans l’apprentissage par exploration le sujet élabore lui-même son objectif, à partir d’un objectif plus large défini par un tuteur. L’élaboration d’un plan d’action s’avère ici absolument nécessaire dans la mesure où seule une décomposition en sous-buts peut permettre de réaliser l’objectif. "