Les terminaux mobiles (smartphones, tablettes numériques,...) sont devenus communs. De plus en plus complets technologiquement, ils ont intégrés de nombreux capteurs (gyroscope, accéléromètre, compas électronique, pression,...) et des caméras, permettant d'imaginer et d'explorer de nouvelles techniques d'interactions. De nombreuses institutions scolaires et de nombreux enseignants y ont vu un potentiel pédagogique intéressant et ont commencé à développer des stratégies éducatives centrées sur ces terminaux. Les « stores » dédiés à ces nouveaux périphériques ont rapidement proposé de nombreuses applications éducatives. Cependant, on ne trouve que difficilement des applications permettant de travailler sur la géométrie dans l'espace qui est pourtant l'un des domaines des mathématiques les plus difficiles à appréhender pour les élèves. L'une des raisons principales, dans le cas de l'utilisation du numérique, est sans doute la difficulté d'interagir sur un espace tridimensionnel à partir de périphériques qui sont presque toujours bidimensionnels.

Dans cette communication, nous nous focalisons sur l'impact des interactions dans le processus d'apprentissage. En nous basant sur les grands modèles cognitifs de la structuration de l'espace (Piaget, 1948 ; Duval, 2005 ; Houdemont et Kuzniak, 2006 ; Parzysz, 1993) et sur une approche centrée sur l'utilisateur (Oviatt, 2006), nous avons d'abord proposé une grammaire d'interactions adaptée à de jeunes apprenants. Nous avons ensuite évalué l'acceptabilité, la facilité d'utilisation et d'apprentissage de nos interactions. Ces nouvelles interactions permettent par ailleurs d'envisager et d'explorer de nouvelles tâches qui n'étaient jusque là pas réalisables et donc de nouvelles voies d'apprentissage de la géométrie dans l'espace. Enfin, nous avons étudié in situ l'apport pédagogique de l'introduction de tablettes numériques équipées d'une application (FINGERS) basée sur notre grammaire.

Nous constatons qu'en utilisant un ensemble d'interactions adapté, les élèves manipulent, observent et modifient des scènes 3D de manière intuitive. De plus, l'utilisation d'une telle application comme élément complémentaire des pratiques pédagogiques traditionnelles a montré un apport significatif lors de l'apprentissage de la géométrie dans l'espace dans des classes de primaire (enfants de 9-10 ans). Ces évaluations écologiques ont aussi mis en avant la complémentarité de l'utilisation de notre système avec les méthodes traditionnelles d'enseignement, facilitant ainsi le passage de l'espace réel (3D) vers sa représentation plane (2D) par l'intermédiaire d'un passage en deux dimensions et demi (2D½). Il est apparu, chez des adultes, que la charge cognitive en utilisant FINGERS pendant la résolution de problèmes complexes est significativement moins importante qu'en utilisant les autres outils. Ce dernier point, nous ouvre de nouvelles perspectives d'explication concernant le gain pédagogique apporté par notre système.

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