L’instrumentation

Deux dispositifs de collecte de données ont été exploités dans cette recherche : les tâches de cartographie conceptuelle et la verbalisation de la pensée. Cette section décrira brièvement ces outils tout en explicitant les liens entre les données qui ont été collectées et chacun des articles qui suivront.

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4.4.1 Les conditions d’élaboration des tâches de cartographie conceptuelle

Les deux tâches proposées dans cette recherche, à savoir la tâche d’entraînement et la tâche principale, ont été élaborées de manière collaborative entre le chercheur et l’enseignant- ressource, de sorte à les harmoniser le mieux possible avec le reste des activités pédagogiques prévues par ce dernier. D’un point de vue méthodologique, cette démarche avait aussi pour but d’assurer un certain contrôle sur la validité de contenu des tâches.

Au début de la démarche, l’enseignant a ciblé trois thématiques parmi les quatre grandes problématiques du programme de science et technologie de quatrième secondaire qui pouvaient être traitées lors des tâches de cartographie conceptuelle : l’effet de serre, la circulation océanique et les relations trophiques. Comme dans plusieurs autres études (voir la recension des écrits au troisième chapitre), c’est la modalité de type « produire une carte à partir d’une liste de concepts » qui a été choisie dans le cadre de cette recherche. Cette modalité a l’avantage d’assurer une certaine uniformité dans les productions sans pour autant restreindre la formulation des relations entre les concepts, ce qui est considéré comme un aspect important de l’extériorisation des connaissances. Les concepts des tâches ont été choisis de façon collaborative entre l’enseignant et le chercheur en prenant appui sur le contenu du manuel scolaire, Observatoire (Cyr, Verreault et Forget, 2008). Le chercheur a ensuite produit une fiche de consignes aux élèves et cette fiche a été révisée par l’enseignant en guise de vérification finale du contenu de la tâche22_.

4.4.2 La tâche d’entraînement

La première tâche proposée aux élèves a porté sur l’effet de serre (voir le formulaire de consignes en Annexe D). L’effet de serre est un phénomène complexe dans lequel interviennent d’autres phénomènes tels que le rayonnement solaire, les échanges thermiques et l’atmosphère terrestre qui sont eux-mêmes réputés difficiles à cerner parce qu’ils font appel à des représentations abstraites de phénomènes physiques et des relations entre ces phénomènes. Dans

22 _{Les tâches ont été élaborées au fur et à mesure de la recherche et les thèmes ont été choisis afin de s’accommoder}

à la planification de l’enseignement. Compte tenu de contraintes de nature pédagogique et logistique, les tâches proposées aux élèves n’ont pas été mises à l’essai avant la collecte de données.

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cette tâche, il a été demandé aux élèves d’« Expliquer le mécanisme de l’effet de serre », et pour y arriver, onze concepts ont été retenus par l’enseignant et le chercheur : chaleur du Soleil, couche d’ozone, dioxyde de carbone, énergie thermique de la Terre, gaz à effet de serre, lumière du Soleil, processus naturel, rayons infrarouges, rayons ultraviolets, surface de la Terre, température de la Terre.

4.4.3 La tâche principale

La thématique de la seconde tâche a été choisie de façon à se démarquer de la première activité. Alors que cette dernière obligeait les élèves à rendre compte de leur compréhension conceptuelle, la seconde tâche a été conçue de façon que l’élève objective ses connaissances déclaratives. La thématique des relations trophiques se conformait bien à cet objectif pédagogique et la tâche a été élaborée en suivant la même approche que pour la tâche d’entraînement. Les élèves ont été invités à construire une carte au sujet des « Écosystèmes et des relations trophiques » en utilisant les dix-sept concepts suivants23 _{: animaux, autotrophes,} cadavres et déchets d’autres organismes, chaînes alimentaires, champignons et bactéries, consommateurs, consommateurs primaires, consommateurs secondaires, consommateurs tertiaires, décomposeurs, niveaux trophiques, photosynthèse, producteurs, relations trophiques, réseaux trophiques, végétaux (voir Annexe E).

En rétrospective, les deux tâches ont été élaborées de telle sorte qu’elles couvrent différents contenus et types d’apprentissage. Pour reprendre les définitions proposées par Safayeni, Derbentseva et Cañas (2005) et présentées dans le cadre conceptuel (voir le deuxième chapitre), la première tâche concerne des relations de type dynamique, c’est-à-dire des relations de cause à effet ou des relations corrélationnelles, entre des concepts et la seconde, des relations de type statique entre des concepts. Cette différence quant au type de contenu entre les deux tâches est accidentelle. Elle ne découle pas de considérations d’ordre méthodologique ; elle est le résultat du fait d’avoir laissé l’enseignant-ressource choisir les thèmes des tâches selon sa planification de l’enseignement.

23 _{La majorité des concepts ont été rédigés au pluriel puisque les notions d’écosystèmes et de relations trophiques}

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4.4.4 La verbalisation de la pensée et l’enregistrement des actions

La méthode de verbalisation de la pensée, aussi appelée la méthode de type « penser à haute voix », est le deuxième dispositif de collecte de données mis en œuvre dans cette étude. En recherche, ce dispositif s’avère particulièrement utile pour accéder à ce que pense un individu pendant qu’il effectue une tâche (Ericsson et Simon, 1993) et il a déjà été utilisé avec succès dans quelques recherches concernant la cartographie conceptuelle (Dogusoy-Taylan et Cagiltay, 2014; Gurlitt et Renkl, 2008; Hilbert et Renkl, 2008; Ruiz-Primo, Shavelson, et coll., 2001).

Selon plusieurs chercheurs, il serait en effet assez facile pour des répondants de penser à haute voix lorsque ceux-ci ont eu la chance de s’entraîner à objectiver leur pensée et lorsque le climat est propice à la réalisation de la tâche (Ericsson et Simon, 1993; Van Someren, Barnard et Sandberg, 1994). Quand tout se déroule bien, le rôle du chercheur est d’ailleurs minimal pendant la réalisation de la tâche ; il a seulement la responsabilité de rappeler à l’individu de penser à voix haute s’il constate que le participant oublie de verbaliser ses actions.

Pour s’assurer de garder le plus de traces possible dans la présente recherche, les actions faites par les participants ont aussi été enregistrées au cours des séances de verbalisation. L’enregistrement des actions et des paroles a été fait au moyen d’une caméra vidéo lorsque la tâche a été effectuée sur support papier, alors que les données ont été enregistrées par l’intermédiaire d’un logiciel spécialisé, CamStudio24 _{lorsque la tâche a été réalisée à} l’ordinateur. Les données de ces enregistrements ont ensuite été transcrites sous un même format (document Word) avant d’être traitées et analysées. Le premier article de cette thèse fournit plus de détails au sujet des méthodes exploitées pour le traitement et les analyses des données issues des huit séances de verbalisation de la pensée.