L'enseignement des mathématiques doit être repensé car les capacités de raisonnement spatial des enfants ne sont pas assez développées, une nouvelle étude dit.

Les élèves qui ont participé à la recherche ont été confrontés à des problèmes de géométrie de base, suggérant que leurs connaissances sur les formes ne sont pas vérifiées assez souvent, et il doit y avoir plus d'espace dans le programme pour qu'ils mettent en pratique ce qu'ils ont appris.

Les universitaires ont mesuré les capacités de raisonnement spatial des enfants en leur posant des questions simples sur les formes qui s'emboîtent. Les élèves pouvaient identifier une forme principale à partir d'images composées de plusieurs mais avaient du mal à en identifier d'autres.

Les compétences de raisonnement spatial aident les gens à faire pivoter mentalement des formes pour voir à quoi elles ressembleraient dans différentes directions. C'est essentiel dans les métiers de l'informatique et de l'ingénierie. Les experts croient que le 1, 357 élèves de la 4e à la 9e année au Japon qui ont participé à l'étude ont eu du mal parce qu'ils ne pouvaient pas à la fois visualiser les formes et appliquer la théorie mathématique pour résoudre des problèmes de géométrie.

Dr Tao Fujita, de l'Université d'Exeter, qui a dirigé la recherche, a déclaré :« Nous avons posé des problèmes mathématiques très simples à des élèves d'âges différents et avons constaté qu'un faible nombre d'enfants pouvaient y répondre correctement. Le problème peut être que les enseignants font des hypothèses sur les compétences en géométrie des enfants. Mais nous montrons qu'il est important qu'ils continuent à vérifier leurs connaissances. Être à l'aise avec les formes est essentiel dans les professions STEM/STEAM impliquant l'informatique et l'ingénierie. Il serait utile que les écoles vérifient, peut-être chaque année, les capacités de raisonnement spatial des enfants.

L'étude, publié dans le Journal de recherche en enseignement des mathématiques , ont également impliqué des universitaires de l'Université d'éducation de Nara et de l'Université de Shizuoka au Japon et de l'Université de Southampton. Ils ont travaillé avec des enseignants pour animer une leçon dans le cadre de l'étude, et également interrogé les élèves.

Les élèves auraient appris les formes 3D, y compris les cubes, cubes, prismes, pyramides, filets et comment représenter des formes 3D en 2D dans les leçons précédentes, mais ils ne pouvaient pas utiliser leurs connaissances et leur raisonnement lorsqu'ils résolvaient des problèmes simples, mais des problèmes géométriques inconnus.

Presque tous les élèves du secondaire pouvaient reconnaître certains angles d'un cube, mais pas tous.

Environ 30 pour cent des élèves du primaire pensaient à tort qu'un côté d'un cube avait la même longueur que la diagonale de sa face. La bonne réponse est que le côté diagonal est plus long.

Les élèves pourraient utiliser la visualisation spatiale pour faire pivoter mentalement des diagrammes, mais ils ont eu du mal à déterminer où serait le triangle lorsqu'il serait dessiné à l'intérieur d'un cube.

Le Dr Fujita a déclaré : « Il ne suffit pas de connaître le nom des formes, les enfants doivent également utiliser leurs connaissances pour résoudre des problèmes. Le programme devrait avoir plus d'espace pour que les enfants puissent pratiquer cela. Davantage d'opportunités devraient être offertes aux élèves du primaire et du secondaire pour mettre en pratique leurs capacités de raisonnement spatial et pour consolider leurs connaissances en géométrie.

« Le programme d'études japonais actuel pour la géométrie 3-D devrait être réexaminé, et davantage d'opportunités d'apprentissage pourraient être offertes aux élèves du primaire et du secondaire dans lesquelles ils peuvent non seulement exercer leurs compétences de raisonnement spatial, mais aussi consolider et partager, discuter et utiliser explicitement ce qu'ils ont appris."