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Quoi de neuf du côté des pratiques géomatiques en collège-lycée ? d’après les résultats d’une enquête nationale sur les usages des outils géomatiques dans l’enseignement de l’Histoire-Géographie et des sciences de la vie et de la Terre


Session Education / Formation
 


Valérie FONTANIEU
Statisticienne
Service informatique – INRP - valerie.fontanieu@inrp.fr
 
Sylvain GENEVOIS
Chargé d’études et de recherche, doctorant en géographie
EducTice – INRP - sylvain.genevois@inrp.fr
 
Eric SANCHEZ
Chargé d’études et de recherche, doctorant en didactique des sciences de la Terre
EducTice – INRP - eric.sanchez@inrp.fr   

 
Institut National de Recherche Pédagogique - EducTice
19, allée de Fontenay B.P. 17424, 69347 LYON CEDEX 07
tel 04 72 76 61 97

 

Mots-clés et logiciels ESRI utilisés
 


Mots-clés : géomatique, Systèmes d’Information Géographique, éducation, enseignement secondaire, pratiques d’enseignants

 

Résumé


Depuis septembre 2005, l’Institut National de Recherche Pédagogique (INRP) s’est doté d’un Observatoire des Pratiques Géomatiques pour l’enseignement secondaire. Les travaux de cet observatoire s’effectuent au sein de l’équipe EducTice. Ils portent sur l’observation des pratiques des enseignants et des outils qu’ils utilisent, la conduite de travaux de recherche en éducation, la production et la diffusion de ressources pour l’enseignement, la conduite de missions d’expertise et la diffusion des résultats de la recherche au travers des formations qui sont organisées. C’est dans le cadre de ces travaux que l’Observatoire a mené une enquête nationale à laquelle 862 enseignants d’histoire-géographie et de sciences de la vie et de la Terre ont répondu, au début de l’année 2007. Cette enquête permet de mettre en évidence que les enseignants manifestent un vif intérêt pour ces technologies et qu’ils les introduisent dans leurs pratiques pour traiter une grande diversité de thématiques au programme, dans des contextes pédagogiques variés. Cet engouement est particulièrement perceptible pour les « globes virtuels » tels que Google Earth, Géoportail ou Worldwind. Les outils plus spécialisés tels que les Systèmes d’Information Géographique sont moins utilisés pour des raisons qui relèvent du coût et de la disponibilité des outils et des données, des difficultés de prise en main des logiciels et du manque de données adaptées au contexte éducatif.
Cette enquête met donc en évidence l’émergence de pratiques que l’institution scolaire se doit d’accompagner. Les besoins portent sur des formations permettant la prise en main et l’intégration pédagogique de ces technologies. Les besoins portent également sur une solution SIG pour l’éducation. Cette enquête permet enfin de relever que les enseignants de ces deux disciplines sont en passe de partager des outils et des modes d’investigation. Ce contexte paraît particulièrement favorable à la conduite de travaux de classe en co-disciplinarité, pour le traitement de thématiques liées à l’éducation au développement durable.
 
Observatoire des Pratiques Géomatiques (INRP-EducTice) :
http://praxis.inrp.fr/praxis/projets/geomatique/
 
Enquête nationale sur l’usage des outils géomatiques dans l’enseignement secondaire :
http://enquetes.inrp.fr/enseignement/tic.HTM


Introduction :


La géomatique, c’est à dire les technologies numériques permettant l’édition, la visualisation et le traitement de l’information géographique connaît un essor important dans de nombreux domaines d’activité. Les succès des « globes virtuels » - tels que Google Earth ou le Géoportail de l’IGN - des sites de calcul d’itinéraire ou des GPS témoignent de l’intérêt du grand public pour ces technologies. Des enseignants de collège et de lycée commencent à s’emparer de ces outils et à les intégrer à leurs pratiques pédagogiques. Cette intégration s’inscrit dans un contexte où les incitations sont nombreuses. Les politiques éducatives, aux niveaux national, européen ou international, ont en effet inscrit la culture numérique comme élément du socle commun des connaissances (DeSeCo 2005 ; UNESCO 2005). La géomatique paraît aujourd’hui comme une composante incontournable de la culture numérique.

Ce papier permet, au travers des résultats d’une enquête nationale, de faire le point sur les pratiques des enseignants de sciences de la vie et de la Terre et d’Histoire-Géographie. Nous abordons ici les questions des usages que font les enseignants de ces technologies dans leurs classes et des freins et facilitateurs qui déterminent l’intégration de la géomatique dans l’enseignement secondaire.


I) Contexte de l’étude : l’Observatoire des Pratiques Géomatiques


Un Observatoire des pratiques géomatiques dans l’enseignement secondaire



Créé en 2005, l’Observatoire des Pratiques Géomatiques est un projet de l’équipe EducTice de l’Institut National de Recherche Pédagogique. Ce projet s’inscrit dans le programme « culture numérique » de l’INRP. Les travaux conduits dans le cadre de ce projet portent sur l’utilisation de la géomatique dans l’enseignement des sciences de la vie et de la Terre et de l’Histoire-Géographie. C’est dans ce contexte que sont menés des travaux de recherche sur l’apport de ces technologies pour l’enseignement. Ces recherches se concrétisent par deux thèses, l’une en didactique des sciences, l’autre en géographie. Elles ont conduit à la réalisation d’outils dédiés pour l’enseignement (Lefèvre & Sanchez 2006, Joliveau & Genevois 2007). Ces outils ont été expérimentés dans des classes de collège et de lycée (Sanchez & Prieur 2007).
L’Observatoire a également une mission de diffusion des résultats de la recherche et de l’innovation pédagogique. Une liste de diffusion[1] – geomatique@inrp.fr - permet de fédérer une communauté de pratique autour des usages pédagogiques de la géomatique. Cette liste regroupe 160 praticiens, enseignants ou formateurs, responsables éducatifs académiques ou nationaux. Les journées géomatiques sont des rencontres annuelles qui permettent à cette communauté de débattre des enjeux et des perspectives de l’usage de ces technologies dans l’enseignement. Par ailleurs, l’observatoire organise des formations de formateurs dans le cadre du plan de formation national de l’INRP. La candidature de l’Observatoire a également été retenue suite à un appel à production de parcours de formation concernant les TICE, lancé autour du projet national P@irformance : www.pairformance.education.fr

L’observation des usages



L’Observatoire conduit également des travaux qui portent sur l’observation des usages de la géomatique dans l’enseignement secondaire. Il s’agit de caractériser l’évolution des pratiques et de repérer les usages innovants. Au travers de cette fonction d’observation des usages, nous souhaitons plus particulièrement répondre aux questions suivantes :

- Quel usage les enseignants de l’enseignement secondaire ont-ils de la géomatique dans leurs classes ? Quels sont les outils utilisés, les contextes pédagogiques de cette utilisation ?
- Quels sont les freins et les facilitateurs de l’utilisation de la géomatique dans l’enseignement secondaire ? En particulier, nous souhaitons connaître les motivations des enseignants qui utilisent ces technologies. Nous souhaitons également connaître leurs besoins en formation et leurs attentes en termes de solutions pour l’éducation.
C’est pour répondre à ces questions qu’une enquête nationale a été menée au début de l’année 2007. 862 enseignants de sciences de la vie et de la Terre et d’Histoire-Géographie ont ainsi répondu à un questionnaire diffusé en ligne. Le paragraphe suivant précise la méthodologie de l’enquête que nous avons conduite.


II) Méthodologie de l’enquête : un questionnaire en ligne


L’enquête a été conduite en diffusant un formulaire sur Internet pendant près de deux mois. Les enseignants ont été conviés à répondre par un message diffusé sur les listes de diffusion des académies, de sites disciplinaires ou associatifs. Le questionnaire d’enquête comprenait 19 questions sur les usages, privés et professionnels, des outils d’orientation et de calcul d’itinéraires, des sites spécialisés, des logiciels de traitement d’images satellitales, des logiciels de cartographie, des systèmes d’information géographique, des bases de données à références spatiales. Des questions portaient sur les modalités pratiques d’utilisation de ces outils, leur cadre pédagogique d’utilisation, leurs apports pour l’apprentissage. D’autres questions abordaient les difficultés et les attentes des enseignants. En complément, des caractéristiques socio-démographiques ont donné des indications sur le profil des répondants.
 
Ce mode de passation a été choisi pour sa facilité de mise en œuvre. Une telle méthode permet en effet de s’abstraire d’une base de sondage et par conséquent de ne pas solliciter individuellement la population cible. D’autres caractéristiques sont intéressantes pour le sondeur (exécution rapide, recueil automatique des réponses…) ou pour le répondant (réponse des individus au moment où ils sont disponibles). En contrepartie, l’absence d'échantillonnage n’a pas permis de maîtriser l'échantillon des répondants - seules des questions liées à leur activité ont permis de vérifier leur appartenance à la population cible - ni la représentativité de l’échantillon recueilli. Par ailleurs, un défaut de couverture (Ganassali &. Moscarola 2004) peut être suspecté d’autant que le public répondant semble plutôt averti, probablement déjà sensibilisé à ces technologies.
 
En effet, près des deux tiers ont exercé des fonctions telles que responsable de laboratoire ou de cabinet (46 % des répondants exerçaient ou avaient exercé cette fonction au moment de l’enquête), maître de stage (22 %), concepteur de sujets d’examen ou de concours (19 %), formateur en Institut Universitaire de Formation des Maîtres (17 %). Ces résultats dénotent un public engagé. Une certaine vigilance doit donc être accordée à la lecture des résultats. Les enseignants qui ont répondu à notre enquête sont plutôt des enseignants expérimentés et qui ont des responsabilités au delà de leur charge statutaire d’enseignement. Néanmoins, des tendances dans les pratiques et les points de vues des enseignants peuvent être dégagées des résultats de cette enquête.


III) Des usages « privés » qui paraissent en plein développement en relation avec une offre de plus en plus riche


Il est difficile de distinguer les usages privés et usages professionnels des enseignants. Un enseignant qui consulte un site Internet ou télécharge un logiciel à son domicile peut le faire en raison de motivations strictement privées, puis être amené à introduire ces outils dans son enseignement. Nous avons néanmoins souhaité distinguer les pratiques qui restent cantonnées à la sphère privée de celles qui ont gagné le domaine professionnel, c’est-à-dire la préparation et la conduite de l’enseignement (figure 1).


Figure 1 : Des usages « privés » qui paraissent en plein développement en relation avec une offre de plus en plus riche

94% des enseignants interrogés ont déjà consulté un site ou un logiciel de calcul d’itinéraire, 26% des enseignants ont utilisé un GPS (pour la route, la randonnée ou la navigation marine), 18% ont eu recours personnellement à des logiciels d’orientation spécifiques. Même si notre échantillon n’est pas totalement représentatif de la population enseignante visée par l’enquête, ces chiffres traduisent l’essor de l’ordinateur à la maison, des technologies spatiales et de l’informatique mobile pour l’usage personnel (mais pas obligatoirement totalement « privé ») de l’enseignant.


Figure 2 : Le succès des « globes virtuels »

Mais le phénomène marquant de cette enquête, c’est le succès récent des « globes virtuels » (figure 2) : 46% des enseignants ont déjà consulté à titre privé le Géoportail de l’IGN, 41% Google Earth/Map, 17% NASA Worlwind, 11% Virtual Earth de Microsoft. Les enseignants sont donc sensibles à l’essor de la géomatique grand public. Une question réside donc dans l’impact que ce phénomène social a sur l’évolution de leurs pratiques professionnelles. Cette question est d’autant plus importante que 80% des enseignants interrogés déclarent avoir l’intention d’utiliser ces sites en classe dans l’avenir.


IV) Dans les classes, le succès des « globes virtuels » plutôt que des outils spécialisés


Nous avons également souhaité connaître les outils utilisés par les enseignants dans leurs classes. L’objectif était de comprendre comment s’effectue l’introduction de la géomatique dans l’enseignement secondaire.
Comme pour les usages « privés », les « globes virtuels » arrivent en tête des utilisations en classe : 49% des enseignants de sciences de la vie et de la Terre et d’histoire-géographie utilisent Google Earth/Map avec leurs élèves, 29% le Géoportail, 12% Worldwind. Ces chiffres dénotent un certain engouement pour l’usage pédagogique des outils de cartographie numérique sur Internet. Leur facilité de prise en main et d’utilisation est probablement pour beaucoup dans ce succès.
 
Le deuxième constat concerne la très grande diversité des outils géomatiques utilisés en classe (figure 3). Les outils spécialisés tels que les Systèmes d’Information Géographique sont moins utilisés que les « globes virtuels » : 21% des enseignants disent les utiliser, dont 12% à titre privé et seulement 9% avec leurs élèves. Les SIG sont plus utilisés par les historiens-géographes (15% à titre privé) que par les biologistes-géologues (9%). Ceci témoigne du poids de la formation universitaire sur les usages qui a pu conduire certains enseignants d’histoire-géographie à bénéficier d’une formation à l’usage des SIG et plus généralement du caractère disciplinaire de la géographie plus marqué pour ces enseignants que ceux de sciences de la vie et de la Terre. Les enseignants qui disent utiliser des SIG avec leurs élèves citent toutes sortes d’applications : véritables logiciels SIG, SIG en ligne , simples visualiseurs SIG. Il n’existe donc pas aujourd’hui, de SIG qui aurait emporté les suffrages des enseignants pour un usage pédagogique. Il faut noter ici que ces dernières années, l’institution scolaire a souhaité développer les usages de logiciels de traitement d’image satellitales. Titus est un logiciel qui a été développé et diffusé à cet effet. Mesurim est un logiciel de traitement d’images numériques libre de droit, développé par un enseignant de SVT, qui peut également être utilisé pour traiter des images satellitales. Nos résultats montrent que les enseignants sont presque aussi nombreux à utiliser ces logiciels (19%) que les SIG (21%). Néanmoins ces pratiques concernent cette fois plus les sciences de la vie et de la Terre (26%) que l’histoire-géographie (13%). Ces résultats traduisent d’une part l’influence sur les pratiques de la disponibilité d’outils dédiés à l’enseignement et soutenus par l’institution, et, d’autre part, l’influence de la discipline sur les pratiques. Il faut également relever un certain succès des bases de données à références spatiales et c’est probablement, comme pour les « globes virtuels », l’influence de la disponibilité de l’information grâce à Internet qui joue un rôle déterminant ici.


Figure 3 : Les outils dédiés sont moins utilisés

On observe donc une tendance qui témoigne d’un processus de scolarisation (Baron & Bruillard 2004) des outils géomatiques. Cette scolarisation concerne principalement des outils « grand public ». Elle s’effectue en parallèle avec les efforts de l’institution pour développer certaines pratiques (traitement d’images satellitales). Elle est moins importante en ce qui concerne les outils spécialisés (de type SIG). Par ailleurs, la majorité des enseignants qui a répondu à notre enquête ne semble pas avoir une vision très claire des différentes catégories d’outils géomatiques et de leurs potentialités, comme en témoigne une certaine confusion dans les réponses lorsqu’il est demandé de citer les SIG, logiciels de cartographie ou de traitement d’images utilisés. Les outils spécialisés restent mal connus. Nos résultats semblent néanmoins témoigner d’une tendance à la hausse du point de vue du nombre d’utilisateurs. En effet, si on compare nos résultats à ceux de l’enquête sur les pratiques cartographiques menée en 2003 par le Café pédagogique et l’association des Clionautes (Jarraud, 2003), les SIG représentaient moins de 5% des enseignants d’histoire-géographie, contre 25% en 2007. Il est probable que ce dernier chiffre soit un peu excessif, du fait que notre échantillon n’est pas tout à fait représentatif. Le processus de scolarisation des pratiques sociales que montre notre enquête concerne donc principalement les outils « grand public » que sont les « globes virtuels ». L’utilisation croissante mais moindre des outils spécialisés tels que les SIG indique probablement un manque de formation des enseignants pour qu’ils puissent introduire ces technologies dans leur enseignement.


V) Des outils de visualisation pour le développement de compétences disciplinaires


Nous avons également souhaité connaître, au delà des outils utilisés, leur mode d’intégration dans l’enseignement. C’est en effet au travers des usages que se révèlent les intentions pédagogiques des enseignants. Nous distinguons ainsi trois types d’usages qui ne sont pas exclusifs les uns des autres, mais dont la complexité est croissante et qui correspondent donc à des paliers de compétences pour l’enseignant qui conçoit et régule les activités-élèves dans la classe (figure 4). Ces paliers correspondent également, du point de vue de l’élève, à une liberté de réalisation de plus en plus grande et à des tâches de plus en plus complexes. Le premier niveau est la visualisation qui consiste à saisir des informations à partir d’une image ou d’une carte numérique. Le second niveau est celui de traitements plus ou moins complexes appliqués à l’information disponible. Le dernier niveau concerne l’édition et l’intégration de données qui, dans certains cas, ont pu être récoltées par les élèves eux-mêmes. 84% des enseignants disent utiliser des cartes ou des images numériques construites par d’autres pour une simple visualisation. Ce chiffre témoigne que l’usage de la carte est encore essentiellement illustratif (surtout si l’on considère que 76% des enseignants déclarent utiliser ces outils avec un vidéoprojecteur). Les enseignants semblent séduits par les images tridimensionnelles : 57% en histoire-géographie et 74% en SVT disent les utiliser. 45% des enseignants produisent leurs propres cartes sur ordinateur. C’est plutôt une activité qui concerne l’histoire-géographie (65 %) plutôt que les sciences de la vie et de la Terre (24%). D’autre part, 27% intègrent des données à leurs cartes numériques (34% en histoire-géographie, 19% en SVT). Les fonctions d’édition restent donc en retrait par rapport aux fonctions de visualisation, mais il faut relever que les outils géomatiques rencontrent un succès non négligeable dans le cadre de l’organisation de sortie de terrain. Ceci concerne en effet 18% des enseignants de sciences de la vie et de la Terre qui utilisent la géomatique. Enfin, une minorité d’enseignants utilise des fonctions de traitement ou d’interrogation : 21% le traitement statistique (35% en histoire-géographie, 6% en SVT), 26% le croisement de couches d’information, 24% savent caler des informations sur une carte avec ses coordonnées géographiques, le taux tombe à 12% en ce qui concerne les fonctions avancées du type requêtes spatiales ou attributaires.


Figure 4 : Les fonctions de visualisation sont les plus utilisées

Les enseignants qui utilisent ces technologies semblent donc séduits par leur potentiel illustratif. Des innovations pédagogiques, moins largement répandues, conduisent certains d’entre eux à demander à leurs élèves d’utiliser ces sites ou logiciels comme des outils leur permettant de s’engager dans des activités liées à un thème de leur discipline. Les thèmes que citent les enseignants sont très variés. Cela montre que les outils géomatiques commencent à être perçus comme des outils génériques qui permettent d’aborder de nombreuses notions des programmes de ces disciplines.
Parmi les objectifs affichés par les enseignants, arrivent en tête le renouvellement des pratiques (99%), la motivation des élèves (96%), leur autonomie (87%). Ce sont des objectifs généraux généralement avancés pour l’usage des TICE. Développement des compétences informatiques (92%) et disciplinaires (94% en moyenne, 92% en SVT et 96% en HG) sont également mis en avant. Cela nous renforce dans le point de vue que les outils géomatiques sont perçus par les enseignants comme des outils au service de leur discipline permettant de renouveler leurs pratiques.


VI) Des freins technico-pédagogiques malgré de fortes motivations


Nous l’avons vu plus haut, notre enquête révèle un intérêt marqué des enseignants pour ces technologies mais également des usages limités, en particulier en ce qui concerne les outils spécialisés. Quels sont les freins qui limitent la généralisation des usages de la géomatique dans l’enseignement secondaire ?

Les problèmes matériels (techniques ou financiers) sont souvent mis en avant. Cela témoigne de difficultés qui sont liées aux outils eux-mêmes. Il s’agit d’abord, pour 72% des répondants, du coût d’acquisition des logiciels, pour 69% de leur prise en main, pour 69% du coût d’acquisition des données. Mais il convient de noter que l’accès au parc informatique, tout en restant un problème important (48%) n'est plus l'obstacle principal (53% en histoire-géographie contre 44% en SVT). Les difficultés d’accès aux ordinateurs de l’établissement avec les élèves ne sont pas massivement évoquées même si cette dimension n’est pas à négliger. Dans les réponses aux questions ouvertes, le manque de temps, les problèmes de connexion Internet, le manque de fiabilité du matériel informatique ou du réseau de l’établissement sont des problèmes qui sont évoqués de manière récurrente. Dans une moindre mesure ce sont également la difficulté pour maîtriser plusieurs logiciels, l’absence de projet TICE dans l’établissement, l’impossibilité de travailler avec des effectifs réduits et les contraintes de l’environnement scolaire qui sont mises en cause.

D’autres freins de nature pédagogique et didactique sont mis en évidence par les résultats de notre enquête : le manque de données adaptées au contexte éducatif (69%), le manque d’exemples d’applications pédagogiques (58%), la difficulté pour intégrer ces outils dans l’enseignement (37%). On peut souligner deux points saillants qui ne sont pas nouveaux en ce qui concerne les TICE, mais qui prennent un relief particulier dans le domaine des outils géomatiques : le manque d’information sur les outils disponibles (60%) et le manque de formation pour leur prise en main (69%). En revanche l’inadaptation des programmes (24%) ou la faible intégration dans les examens (26%) ne semblent pas considérées comme des obstacles majeurs. Enfin, seulement 16% des enseignants mettent en doute l’intérêt de ces outils pour l’enseignement de leur discipline. Dans les réponses aux questions ouvertes, une seule remarque concerne explicitement ce manque d’intérêt.
Le succès des « globes virtuels » et la relative désaffection pour des outils plus spécialisés que sont par exemple les SIG peuvent être interprétés à l’aide des réponses aux questions qui portent sur les difficultés rencontrées. Certains outils spécialisés, chers et difficiles à prendre en main, sont délaissés au profit d’outils « grand-public » dont l’accès est plus facile. Pour autant l’utilisation de ces outils dans la classe ne va pas sans difficultés pédagogiques et didactiques. Les difficultés semblent relever de la transposition de ces pratiques dans un contexte d’enseignement alors même que le contexte (programme et examens) semble jugé majoritairement favorable.


Conclusion


La question de l’introduction de la géomatique dans l’enseignement secondaire paraît donc complexe. Les enseignants semblent ressentir un véritable intérêt pour ces technologies dont ils pressentent les potentialités éducatives mais, confrontés à la complexité de ces nouveaux outils pour lesquels ils n’ont majoritairement pas été formés, ils se tournent principalement vers les outils « grand public » que sont les « globes virtuels ». D’une certaine manière, cette situation est inédite. Les enseignants ont généralement en charge la transposition, à des fin d’enseignement, des concepts et des outils de leur discipline dont ils ont la maîtrise grâce à leur formation. Dans le domaine de la géomatique, les outils qui sont majoritairement utilisés ne sont pas des outils de géographes ou de géologues et il y a un certain risque à ce que les pratiques de classe s’éloignent des pratiques de références des domaines scientifiques concernés.

Ceci plaide pour la mise en place d’un accompagnement de l’introduction des pratiques géomatiques de l’enseignement secondaire. Il nous semble que cet accompagnement devrait prendre deux formes principales. Il s’agit en premier lieu de mettre en place des dispositifs de formation qui puissent permettre d’initier massivement les enseignants aux concepts et méthodes clefs du traitement de l’information géolocalisée. C’est à cette condition que les enseignants pourront mettre en œuvre, dans leurs classes, des activités d’élèves qui soient valides du point de vue des domaines disciplinaires concernés et ainsi participer à la constitution d’une culture numérique dans ce domaine chez leurs élèves. Il s’agit, en second lieu, de la mise à disposition des enseignants d’un matériel pédagogique qu’ils puissent utiliser avec leurs élèves. Ce matériel pédagogique devrait comprendre les logiciels de type SIG mais également des données adaptées au contexte éducatif et des exemples d’utilisation en classe.

Les réponses des enseignants à notre enquête montrent que ces derniers ont principalement relevé l’intérêt de ces technologies pour illustrer leur enseignement et les utilisent majoritairement pour que leurs élèves puissent accéder à de l’information géolocalisée. Néanmoins, l’intérêt éducatif de ces technologies nous semble largement dépasser cette dimension. Les outils de traitement et d’édition de données géographiques ou géologiques se prêtent bien à la pédagogie de projet, à l’étude de la complexité du réel ou au travail collaboratif. La géomatique nous semble donc permettre de développer de nouvelles relations aux savoirs géographique et géologique. C’est là un phénomène nouveau qui est susceptible de changer la façon d’enseigner et d’apprendre ces disciplines et l’école se doit d’accompagner ces changements.


Références


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