Outils g

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Outils géomatiques et apprentissages

• Pour une approche transversale des Systèmes
  dInformation Géographique en éducation

INRP FormaterreS. GENEVOIS 2005
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Outils géomatiques et apprentissages
1- Typologie des outils et des usages létat
des pratiques géomatiques
2- Démarches et modes dapprentissage avec les
outils géomatiques

• 3- Construire un SIG pédagogique approche
  transversale (notamment en EEDD)

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1- Typologie des outils et des usages

• But Il sagit de dresser un premier bilan de
  lapplication des outils géomatiques auprès du
  grand public et auprès du public scolaire(les
  deux contextes ne pouvant être dissociés).

• Avertissement Aborder la question en terme d
  usages permet de
• ne pas focaliser sur lapproche instrumentale
  (encore trop prégnante chez nombre
  dutilisateurs)- évoquer les problèmes
  dintégration pédagogique et didactique en
  fonction de situations et de pratiques en classe.

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1-1 Essai de définition

• La géomatique  lensemble des applications de
  linformatique au traitement des données
  géographiques, et en particulier à la
  cartographie  (Glossaire français de
  cartographie). Son champ est celui du traitement
  de linformation géographique, depuis
  lacquisition jusquà la restitution,
  laffichage, lédition, la communication des
  données.

• La géomatique, au sens large, comprend une
  panoplie doutils
• les Systèmes dInformation Géographique SIG
  (pas seulement)
• les logiciels de télédétection et de
  modélisation numérique
• les outils de localisation et de navigation en
  2D ou 3D
• les bases de données à références spatiales

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1-2 Géoréférencement et multicouche

• Géoréférencement tout point de la base de
  données est identifié spatialement en longitude
  et en latitude selon un type de projection

• Le fait de géoréférencer les données permet
• le calage des couches ? organisation en couches
  dinformation
• lanalyse multicouche ? emboîtement déchelles
• la sélection dinformations ? requêtes
  attributaires et spatiales

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1-3 La géomatique, une discipline ?

• La géomatique est un ensemble de techniques
  informatisées elle ne peut être considérée
  comme une discipline.

Historiquement elle nest pas liée à la
géographie ni à la cartographie, mais aux
sciences mathématiques et informatiques (approche
multidisciplinaire). Encore aujourdhui elle
échappe encore largement aux géographes, elle est
surtout utilisée par les aménageurs, les
urbanistes, les gestionnaires

• Les applications principales des SIG
• le géomarketing (zone de chalandise, ciblage de
  la clientèle)
• la gestion de crise (catastrophe naturelle ou
  technologique, secours)
• - laménagement et lurbanisme (cadastre, étude
  dimpact, patrimoine)

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1-4 Un nouveau contexte

• - développement des technologies dans le domaine
  de la télédétection et surtout de la
  géolocalisation (imagerie satelitte, GPS, GSM,)

- accès du grand public à linformation
géographique avec le développement exponentiel
des données en ligne, il devient possible
daccéder, directement sur Internet, à des
informations gratuites et géoréférencées.
- convergence des outils de navigation et de
cartographie numérique éclosion des SIG en
ligne pour publier de linformation, pour
prévenir les risques ou organiser les secours
(arrivée à maturité des technologies de
 webmapping ).
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1-5 Lexemple de Google Earth

• Développement des serveurs de données
  cartographiques grand public Google Earth
  (Google), World Wind (Nasa), Virtual Earth
  (Microsoft)
• 28 juin 2005 le célèbre moteur de recherche
  lance Google Earth.
• Une banque de données principalement constituée
  dimages darchive Landsat 7, complétée par des
  sources plus détaillées (images aériennes
  Quickbird de la société DigitalGlobe)
• De 15 cm à 15 mètres de résolution, les images
  assemblées et mosaïquées par Google couvrent
  quasiment toute la planète (en fait le moteur de
  navigation 3D a été mis au point par Keyhole,
  société rachetée par Google en septembre 2004).

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1-5 Le monde vu de Google
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1-5 Le monde vu de Google
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1-5 Le monde vu de Google (synthèse)

• Lillusion de linformation délivrée  en temps
  réel  quel temps pour lobservation et
  linterprétation ? (cf confusion entre limage et
  la carte)

- Risque de contemplation morbide des images,
comme le montrent les dégâts récents des cyclones
Katrina ou Rita (cf  effet de réel  ?)
- Cette vision verticale, qui est celle de
lenfant tout puissant qui peut détruire la
fourmilière, pose le problème dimages vues du
ciel (cf plan daménagement ou durbanisme
montrant aux citoyens les projets par  en
haut , cest-à-dire comme on ne les voit jamais).

• Enfin la question fondamentale une fois que
  lon a zoomé sur son balcon, quelle utilisation
  peut-on faire de ces images à haute résolution ?

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1-6 quelle exploitation pédagogique ?

• Les outils géomatiques sont en train denvahir
  les domaines de la vie courante navigation
  guidée pour les itinéraires routiers, bornes
  interactives pour le tourisme, cartes et plans en
  cartographie dynamique même sil nexiste pas de
  grands portails dinformation géographique en
  France !

Dans ce contexte, quels sont les usages éducatifs
possibles ?- depuis une 10e dannées ont lieu
différentes expérimentations autour de
lutilisation de SIG en classe (en H-G et en SVT
principalement).- peu de recherches en
éducation sur le sujet, mais début de réflexion
pédagogique sur les démarches et les modes
dapprentissage.
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1-7 Essai de typologie
Approche instrumentale
Approche pédagogique
SIG didactique
SIG inventaire
rapport au terrain / territoire
logiciel SIG
approche disciplinaire
mode création

• acquisition de linformation

hors ligne
démarche exploratoire
nouveau dispositif dapprentissage ?
visualiseur
S I G
IDD, TPE
en ligne
approche pluridisciplinaire
mode consultation
traitement de linformation
inter ou trans- disciplinarité
navigateur internet
problématiquesenvironnementales
EEDD
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2- Démarches et modes dapprentissage avec les
outils géomatiques

• But Il sagit dexaminer en quoi les
  possibilités de traitement apportées par la
  géomatique sont susceptibles de faire évoluer les
  démarches, les modes de raisonnement, les
  dispositifs dapprentissage,

• Avertissement Aborder la question en terme d
  apprentissages permet de
• replacer lutilisation des SIG éducatifs dans le
  domaine des TICE et des modes dapprentissage
  instrumenté
• dégager un certain nombre de démarches
  transversales et dinvariants (quelles que
  soient les disciplines)

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2-1 Une recherche INRP sur  SIG et innovation 
Question dune recherche-action réalisée à
lINRP (1999-2003) le SIG, un outil didactique
innovant pour la géographie scolaire ? (à partir
de lexemple du Parc nature de Miribel-Jonage) Le
s trois hypothèses de cette recherche SIG étaient
les suivantes 
1- Les SIG facilitent/modifient la construction
de l'espace géographique par les élèves.
2- Les SIG favorisent la maîtrise du raisonnement
géographique par les élèves (démarche systémique
et complexité ).
3- Les SIG modifient la relation enseignant /
élèves (en particulier le statut du professeur),
mais aussi l'image de la discipline.
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2-1 Quatre principaux centres dintérêt
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2-1 Cinq pôles dobservation en interrelation
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2-1 La structuration dun SIG didactique
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2-1 Exploration de  SIG didac 
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2-2 Les hypothèses initiales
H1 - Lutilisation dun SIG transforme le rapport
à la carte.
H2 - Lutilisation dun SIG incite au
raisonnement spatial.
H3 - Lutilisation des SIG nest pas en soi
pédagogiquement et didactiquement innovante, mais
peut permettre ou faciliter certaines innovations
dans les pratiques denseignement.
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2-2 Quelques éléments de réponse aux hypothèses
initiales
1- Lutilisation dun SIG transforme le rapport à
la carte De produit final, la carte devient un
outil central de visualisation de linformation
et de mise  en ordre  en fonction des requêtes
de lutilisateur. Le rapport à la sémiologie
graphique est bouleversé, dans le sens où la
distinction entre "carte à lire" et "carte à
voir" de Bertin est renouvelée.
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2-2 Quelques éléments de réponse aux hypothèses
initiales
2- Lutilisation dun SIG incite au raisonnement
spatial Le module 2 (étude de cas) est en effet
fondé sur la démarche suivante Problème posé ?
Questionnement ? Recherche de données
pertinentes ? Mise au point dun raisonnement ?
Application de ce raisonnement ? Production
dun résultat ? Evaluation du résultat.
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2-2 Quelques éléments de réponse aux hypothèses
initiales
3- Lutilisation des SIG nest pas en soi
pédagogiquement et didactiquement innovante, mais
peut permettre ou faciliter certaines innovations
dans les pratiques denseignement La
mobilisation dun nouvel outil informatique ne
signifie pas que le dispositif mis en place par
lenseignant sera de facto innovant. Utilisé
dans des pratiques pédagogiques traditionnelles,
le SIG nest quun outil supplémentaire au
service des conceptions que le professeur a de
lenseignement et de sa discipline scolaire.
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2-3 Statuts de limage de support
dapprentissage à outil dinvestigation
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2-4 SIG et complexité

Le SIG est un des moyens pour gérer la
complexité Pour résoudre les problèmes dun
espace géographique, en développant les
dimensions de simulation spatiale (que se
passe-t-il si on prend telle décision ?) et
doptimisation spatiale (comment peut-on
améliorer la situation ?), lutilisation des SIG
permet de dépasser le cadre dune discipline
scolaire académique. Dans le cadre du module 2,
les enseignants ont réduit au maximum la
complexité de la situation proposée (la
sauvegarde des prairies à orchidées par des
aménagements qui dévient les diverses
circulations à lintérieur du Parc), en limitant
laccès à la BDG et en donnant un certain nombre
de consignes et de tâches  présentation de trois
solutions de résolution de problème et définition
du résultat attendu. De peur que, dans les
limites de temps impartis, les élèves  se
perdent  et se démotivent. Ce qui explique cette
situation dapprentissage par instruction.
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2-4 SIG et complexité

Le SIG est lui-même un outil complexe,
nécessitant des apprentissages Il constitue un
système en lui-même permettant la gestion de la
complexité (capacité de stockage, de calcul, de
rendre compte). Il invite à la démarche
systémique. Cette capacité devient un obstacle,
car certains enseignants peuvent craindre de ne
pouvoir maîtriser cette démarche systémique et
estimer être dépossédés de la maîtrise du
processus dapprentissage.
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2-5 Statuts sémiotiques dune carte
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2-6 SIG et modes dapprentissage

• Avec un SIG,  outil neutre , peuvent se
  mobiliser les différentes démarches du géographe
  
• - lanalytique 
• - linductive dans des situations denseignement
   behavioristes  
• - lhypothético-déductive dans des situations
  dapprentissage  constructivistes  
• la systémique
• Lexpérimentation du module 2 sest donc faite
  non sous forme de situation dapprentissage par
  exploration ( scénario proposé ), mais par une
  situation dapprentissage par instruction. Parmi
  les causes de ces hésitations est sans conteste
  le sentiment confusément ressenti par les
  enseignants que leur conception de lenseignement
  était remise en cause. 

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2-6 Le triangle didactique traditionnel
Professeur
Savoir Savoir-faire
Elève
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2-6 L irruption d un 4e élément  loutil 
médiateur
Professeur
Outil géomatique
Savoir Savoir-faire
Elève
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2-7 Les atouts des SIG
- traitement rapide dinformations à référence
spatiale.
- facilité dexploration on observe, on décrit,
on analyse, on explique selon une méthode de
chercheur.
- possibilité de faire des sélections sur la
carte correspondant à des données dans la base
(et vice versa), lenchaînement des sélections
permettant de construire du raisonnement
- possibilités immenses de croisement de données
( data mining ) selon une méthode empirique
( eye thinking ) ? démarches ascendantes /
descendantes / mixtes
- rôle important de la simulation (dimension
prospective) et de la résolution de problème
(formulation des hypothèses et mesure des écarts
au modèle théorique)
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2-7 Les limites des SIG
- pas de véritable 3D image aérienne souvent
drapée sur un MNT
- pas de multi-échelle difficulté à travailler
sur de petites échelles (cf. études de cas
locales, à moyenne ou à grande échelle)
- pas dévolution temporelle (cf. impossibilité
de faire une interpolation entre 2 cartes à des
dates différentes)
- la carte SIG ne respecte pas toujours la
sémiologie (cf. statut particulier de la carte
dans le SIG où elle nest quune étape du
raisonnement)
- pas de validation des relations (nécessité de
coupler le SIG avec des systèmes danalyse
statistique et des modèles informatiques)  le
SIG en position centrale ou un outil parmi
dautres ?
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2-7 Les limites des SIG
- lorganisation des données demande un mode de
structuration qui fait appel à des modèles
sous-jacents (la production de la carte arrive à
la fin de la chaîne de traitement et doit être
comparée au modèle dinterprétation)
- la création dinformations ne signifie pas
création de savoirs ou de connaissances
- la recherche a tendance à être conduite par les
données (ou par les outils)
- risque de désagréger linformation pour la
simplifier
- risque de se cantonner à des problématiques
environnementales pour rassembler des données
éparses
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3- Construire un SIG pédagogique approche
transversale (notamment en EEDD)
Léducation relative à lenvironnement
(circulaire de juillet 2004)
Approche systémique ?
Jeux déchelles ?
Rôle des SIG ?
Raisonnement multiscalaire
Le monde comme un système
Solidarité et responsabilité ?
Principe daction et participation
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3-1 Le croisement des disciplines

• S.V.T. 6ème Les caractéristiques de notre
  environnement, l'alimentation humaine 5ème/4ème
  Environnement géologique et ressources, l'homme
  responsable de son environnement, activité de la
  planète et risques 3ème Responsabilité humaine
  et environnement
• Sciences de la Vie et de la Terre Seconde
  Planète Terre et environnement global Première L
  Alimentation et environnement, enjeux
  planétaires énergétiques Première ES
  Alimentation et environnement, le bois, l'eau
• Sciences économiques et sociales Seconde La
  consommation Première Régulation économique et
  sociale Terminale Internationalisation des
  échanges et mondialisation

• Géographie et EC
• 6ème  les paysages Responsabilité
  vis-à-vis du cadre de vie et de l'environnement
  5ème Afrique, Asie, Amérique , Solidarité,
  risques majeurs
• 4ème  aménagement du territoire
  français3ème Échanges, mobilité des hommes,
  inégale répartition de la richesse , Solidarité
  et coopération
• Géographie Seconde Nourrir les hommes,
  l'eau, dynamiques urbaines et environnement
  urbain, la société face aux risques, les
  littoraux, les montagnes Première Disparités
  spatiales et aménagement des territoires,
  disparités régionales en France et en Europe
  Terminale Un espace mondialisé, des mondes en
  quête de développement , la méditerranée.

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3-2 Etude de cas avec un SIG
Un SIG nest pas seulement un outil
logiciel Cest un ensemble doutils, de
méthodes et de compétences à base informatique
utilisés pour raisonner dans lespace, afin de
répondre à une question posée à un territoire ou
à une organisation.
Exemple détude de cas le cyclone Katrina -
quelles sont les origines de la catastrophe
(identification du phénomène cyclonique,
localisation et étude à différentes échelles) ?
- Quels sont les différents impacts et leur
poids relatif (effets matériels, humains,
économiques, sociaux) ? - Peut-on prévenir ou
réduire de telles inondations à lavenir
(comparaison avec des plans de prévention, voire
des modèles de simulation) ?
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3-3 Plus-value pédagogique
Pour les enseignants, les SIG constituent un
outil pour raisonner en différé à partir de
linformation géographique, en prenant soin de ne
pas confondre les images prises  à chaud  et
lanalyse cartographique (limage étant trop
souvent confondue avec la carte). Les SIG sont
susceptibles dapporter une plus-value
pédagogique, dès lors quils mettent en œuvre des
démarches de questionnement et de résolution de
problèmes.
Concernant lexemple dactualité fourni par le
cyclone Katrina, il est indispensable dinitier
les élèves à lanalyse systémique, notamment en
replaçant le phénomène dans ses dynamiques
urbaines, sociales, environnementales Seuls les
SIG permettent de constituer de tels systèmes
dorganisation complexe de linformation.
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3-4 Un observatoire des pratiques géomatiques
pour le 2nd degré
LINRP a entrepris de développer des recherches
sur les questions pédagogiques liés à ce type
doutil (scénarisation pour lenseignant, traçage
des activités pour les apprenants,). Un
observatoire des pratiques géomatiques dans le
second degré vient dêtre constitué pour
permettre de mutualiser les expériences et faire
rencontrer des chercheurs, des praticiens, des
enseignants, des formateurs Pour sabonner
http//venus.inrp.fr/wws/info/geomatique
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3-5 Une plate-forme SIG Geowebexplorer
Dans le cadre dun projet financé par le
Ministère de lEducation Nationale et de la
Recherche, lUniversité de Saint-Etienne (CRENAM)
a développé un prototype de plate-forme
denseignement collaboratif avec les SIG. Ce
serveur de données cartographiques permet aux
enseignants et aux formateurs daccéder à des
jeux de données pédagogiques, délaborer des
tutorats et des exercices structurés et de les
partager avec dautres enseignants
http//geopc6.univ-st-etienne.fr/geowebexplorer
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