03 Avr 2019 “tap” or “drag” ? : le rôle des gestes sur écran tactile dans la compréhension des concepts mathématiques

Compte-rendu de l’article : 

Adam K. Dube, Rhonda N. McEwen (2015) Do gestures matter? The implications of using touchscreen devices in mathematics instruction, in Learning and Instruction 40, 89-98

Résumé

Une hypothèse sur la nature des dispositifs à écran tactile est que les utilisateurs les comprennent intuitivement. Dans un cadre qui inclut des concepts de la psychologie cognitive, les théories de l’information et de la communication, les auteurs étudient si les interactions physiques des utilisateurs du tactile ont des conséquences sur leur compréhension conceptuelle des contenus ; dans le cas présent, les mathématiques.

Dans cette étude, des adultes ont effectué une première tâche de localisation de placement de nombres sur une  ligne numérique. Ils pouvaient donner la réponse soit en touchant un point particulier de cette ligne (tap), soit en faisant glisser leur doigt jusqu’à l’emplacement souhaité (drag).

Ensuite, les participants ont été invités à utiliser le seul geste « glisser » pour réaliser deux tâches mathématiques évaluant la compréhension de la nature continue des nombres.

Les sujets qui avaient initialement utilisé le « drag » se sont montrés plus précis sur les trois tâches. Les auteurs suggèrent que la nature continue du geste a renforcé leur représentation numérique mentale.

Cadre de l’étude

La théorie de la cognition incarnée ne dresse pas une séparation ontologique entre la pensée et l’action ; elle maintient que celles-ci sont entrelacées et que l’engagement tangible avec les objets affecte la façon dont nous pensons à eux et vice-versa (Willems & Francken, 2012). Elle considère que les interactions physiques opérées via l’écran tactile, amélioreraient l’acquisition des connaissances, la conservation de l’information et la compréhension des concepts liés à ces connaissances (Wilson, 2002).

Jusqu’à présent les recherches sur la manipulation physique en mathématiques indiquent que seuls certains types de manipulation pourraient être bénéfiques pour la compréhension des concepts, alors que d’autres pourraient même être préjudiciables.

Questionnement : Il n’est pas tout à fait clair que le type d’interaction physique qui se produit sur un écran tactile est semblable à une manipulation physique. Il est possible que les écrans tactiles soient bien plus abstraits, et ne puissent pas aider à la compréhension des mathématiques, de la même manière que d’autres apprentissages pratiques.

Est-ce que les interactions physiques utilisées lors de l’apprentissage des mathématiques sur un appareil à écran tactile peuvent contribuer, voire améliorer la compréhension des concepts mathématiques ?

Novack, Congdon, Hemani-Lopez, et Goldin-Meadow (2014) ont essayé de déterminer s’il y avait des différences au niveau de la compréhension des mathématiques, lorsque des sujets avaient réalisé des manipulations physiques concrètes par rapport à d’autres qui avaient fait des exercices sur écrans tactiles. Il en ressort que les manipulations physiques des nombres peuvent améliorer les capacités de mathématiques ultérieures, mais que les connaissances ne se généralisent pas nécessairement en dehors du contexte spécifique d’apprentissage.

Les gestes abstraits, eux, impliqueraient des mouvements de mains représentatifs d’une manipulation physique ; ils seraient en ce sens plus proches du « symbole » et seraient plus susceptibles d’aboutir à un apprentissage transférable dans d’autres contextes.

Hypothèse de la présente recherche : la compréhension mathématique peut être augmentée par la représentation des concepts mathématiques à l’aide de gestes abstraits réalisés sur écran tactile.

Méthodologie 

Pour déterminer si les caractéristiques interactionnelles physiques via un écran tactile ont des conséquences sur la compréhension conceptuelle d’un contenu, les auteurs ont mis au point ce cadre qui considère :

• deux types de geste: tapoter (tap) versus glisser (drag),
• leurs conséquences pour l’échange communicatif entre l’utilisateur et l’appareil,
• et la mesure dans laquelle les interactions physiques avec les appareils tactiles affecte l’apprentissage.

 

3 tâches à accomplir : Pour la tâche d’acquisition, les participants ont utilisé soit le tapoter ou le glisser pour placer des nombres entiers sur une ligne de nombre. Pour la tâche de transfert proche, tous les participants ont utilisé le glisser pour placer des fractions sur une ligne de numérique. Pour la tâche de transfert lointain, les participants ont également utilisé le glisser pour effectuer une tâche de manipulation de nombres continus (tâche initialement conçue  par Behr et collègues» en 1988).

40 participants anglais (33 femmes ; MA = 26;1 mois). A cet âge, leur compréhension de la ligne de nombres devrait être entièrement efficiente, ce qui augmente la probabilité que les erreurs produites sur les tâches de positionnement/estimation de nombres sont dues à des demandes de tâche (c.-à-d., tapotez ou faites glisser) versus les connaissances mathématiques.

La moitié des participants a été attribuée aléatoirement à chaque condition (tapoter versus glisser). Les participants à l’état de glissement ont donc utilisé ce geste durant les trois tâches, tandis que les participants à l’état du tapoter ont utilisé ce geste pendant la tâche d’acquisition puis le geste de glissement pour les tâches de transfert proche et lointain. Tous les participants ont terminé les trois tâches consécutivement, avec un délai de quelques minutes entre chaque tâche pour l’installation de la tâche suivante, dans le même ordre.

Résultats

Des analyses des données de latence et des erreurs ont été effectuées pour déterminer s’il y a eu un effet d’utilisation des gestes sur la compréhension mathématique.

En phase d’acquisition où les utilisateurs avait le choix entre le tapoter et le glisser, les utilisateurs du tapoter ont fait plus d’erreurs. Cela s’est confirmé dans les autres phases.

Cela suggère une relation entre le geste utilisé comme stratégie d’interaction et le traitement efficace des informations sur les lignes numériques. Le fait que les utilisateurs du glisser ont fait preuve de plus d’exactitude dans leurs réponses pourrait suggérer que le type de geste aurait un effet sur la précision dans l’exécution des tâches.

Discussion

La présente étude suggère que l’utilisation des gestes sur un écran tactile peut influer sur l’acquisition des connaissances et peut rendre l’apprentissage généralisable. Ainsi, les gestes tactiles peuvent être un catalyseur de la pensée. Mais l’utilisation d’un geste incongruent avec le concept mathématique sous-jacent pourrait diminuer les performances pendant la phase d’acquisition et pourrait affecter l’apprentissage.

Les développeurs d’une application peuvent sans le savoir (ou intentionnellement) influencer la façon dont les utilisateurs pourraient comprendre conceptuellement le contenu appris lors de l’interaction avec l’écran tactile.

Les résultats apportent également un certain soutien à la cognition incarnée. Dans cette étude, le geste du tapoter est plus concret car il « incarne » l’interaction physique de placement de nombres mais il ne représente pas correctement le concept sous-jacent. Le geste de glissement est plus abstrait mais il est plus représentatif du concept de la ligne mentale numérique.

Les résultats de cette étude doivent cependant être répliqués.

Mickaël Lenfant
Docteur en Sciences du Langage, Service éditorial HappyNeuron

Références citées :

Behr, M. J., Wachsmuth, I., & Post, T. (1988). Rational number learning aids: transfer from continuous models to discrete models. Focus on Learning Problems in Mathematics, 10, 1e17.

Willems, R. M., & Francken, J. C. (2012). Embodied cognition: taking the next step. Frontiers in Psychology, 3, 1-3.

Wilson, M. (2002). Six views of embodied cognition. Psychonomic Bulletin & Review, 9, 625-636.

Novack, M. A., Congdon, E. L., Hemani-Lopez, N., & Goldin-Meadow, S. (2014). From action to abstraction: using the hands to learn math. Psychological Science, 25(4), 903-910.

Cliquez ici pour consulter l’article source dans son intégralité : https://www.researchgate.net/publication/279032066_Do_Gestures_Matter_The_Implications_of_Learning_Mathematics_on_a_Tablet_Computer