الشبكة المفاهيمية: بنيتها ووظائفها وتمييزها عن الخريطة المفاهيمية
أهداف الدرس
في نهاية هذا الدرس، ينبغي أن تكون قادرًا على:
تفسير سبب تمثيل ديداكتيك العلوم للمفاهيم في شكل شبكات؛
تعريف الشبكة المفاهيمية ووصف بنيتها (منطوقات، أسهم، مستوى صياغة)؛
ذكر الوظائف الديداكتيكية للشبكة المفاهيمية؛
بناء شبكة مفاهيمية بسيطة لمفهوم في علوم الحياة والأرض؛
تعريف الخريطة المفاهيمية (نوفاك) ووصف مكوّناتها (مفاهيم، كلمات ربط، قضايا، تراتبية)؛
التمييز بين الشبكة المفاهيمية والخريطة المفاهيمية والخريطة الذهنية؛
تحليل تمثيل بياني: تحديد نوعه، ولحظة إنجازه، ومجاله المفاهيمي.
1. لماذا تُمثَّل المفاهيم في شكل شبكة؟
حسب دافيد أوزوبل (David Ausubel)، يكون التعلّم ذا دلالة (apprentissage signifiant) حين يرتبط المفهوم الجديد بالمفاهيم الموجودة سلفًا في البنية المعرفية للمتعلم. ودون هذا الربط، تتراكم المعارف بلا صلة بينها: إنها المعرفة الفسيفسائية (المجزّأة) التي تدعو التوجيهات التربوية لمادة علوم الحياة والأرض إلى تجاوزها نحو صياغات تركيبية.
وتجعل التمثيلات الفضائية للمفاهيم هذه العلاقات مرئية. ويُستعمل أداتان على نطاق واسع في ديداكتيك العلوم التجريبية: الشبكة المفاهيمية (trame conceptuelle) والخريطة المفاهيمية (carte conceptuelle). وهما متشابهتان في المظهر (عناصر مربوطة بأسهم)، لكنهما تختلفان في البنية وفي الاستعمال.
2. الشبكة المفاهيمية
المكوّن
خاصيته
العُقَد
منطوقات: جمل تامة مصاغة بوصفها معارف («على مستوى الأسناخ، ينتقل ثنائي الأكسجين من الهواء إلى الدم»).
الروابط
أسهم، في الغالب دون كلمات ربط: العلاقة متضمَّنة في المنطوقات نفسها، ويدلّ السهم على التبعية المنطقية أو الإدماج.
التنظيم
شبكة (غير خطية) تتقارب نحو منطوق أو منطوقات مُدمِجة تعبّر عن المفهوم في أكثر صياغاته تركيبًا.
مستوى الصياغة
تقابل الشبكةُ مستوى صياغة واحدًا للمفهوم (الدرس 7)؛ ومستوى آخر يعطي شبكة أخرى أغنى.
المبدأ المفسِّر الذي ينبغي الاحتفاظ به: الشبكة المفاهيمية قبل كل شيء أداة لتحليل المعرفة في خدمة المدرس. فهي تسمح بالانتقال من لائحة محتويات البرنامج إلى بنية: أيّ المنطوقات أساسية، وأيّها يتبعها، وأيّها يُدمجها.
3. الوظائف الديداكتيكية للشبكة المفاهيمية
الوظيفة
اللحظة
الدور
وظيفة التحليل
قبل إعداد المقطع التعلّمي
تحديد المعرفة الواجب تدريسها ومنطوقاتها الأساسية وبنيتها؛ وتحديد مستوى الصياغة المستهدف.
الوظيفة التوقّعية (البرمجة)
أثناء التخطيط
تصوّر تدرّج ديداكتيكي ملائم: ترتيب الأنشطة ينتج عن التبعيات بين المنطوقات؛ ورصد المنطوقات التي قد تطرح عائقًا.
وظيفة التقويم
أثناء التعلّمات وبعدها
الاستعمال مرجعًا لإعداد أدوات التقويم وموقعة ما بناه التلاميذ.
وظيفة الحصيلة (الهيكلة)
في نهاية التعلّمات
مساعدة المتعلمين على هيكلة المعرفة بالربط بين المعارف المبنيّة خلال المقطع.
4. بناء شبكة مفاهيمية
خطوات عمل المدرس:
تحديد المفهوم ومستوى الصياغة المستهدف انطلاقًا من البرنامج والتوجيهات (السُّلّم، المعجم).
تحرير المنطوقات الأساسية في شكل جمل قصيرة وصحيحة علميًا.
البحث عن التبعيات: التساؤل، بالنسبة لكل منطوق، عن المنطوقات الأخرى الضرورية لفهمه.
ربط المنطوقات بأسهم، من الأكثر أوّلية نحو المنطوق أو المنطوقات المُدمِجة.
يتبيّن أن م3 يتبع م1 وم2 معًا: لذا ينبغي أن يُرسي التدرّجُ الفرقَ في تركيب الهواءين والتهوية قبل تناول التبادلات السنخية.
صورة 1 — قيد الإعدادوصف الوثيقة
خطاطة تعليمية من لوحتين متجاورتين، بأسلوب كتاب جامعي، رسم مسطح (flat vector)، خلفية بيضاء، حول موضوع التنفس. اللوحة اليمنى عنوانها «الشبكة المفاهيمية»: ستة مستطيلات يتضمن كل منها جملة قصيرة (م1 «الهواء المستنشَق أغنى بـ O₂ من الهواء المزفور»، م2 «الحركات التنفسية تجدّد هواء الرئتين»، م3 «في الأسناخ ينتقل O₂ من الهواء إلى الدم وCO₂ من الدم إلى الهواء»، م4 «ينقل الدم O₂ إلى الأعضاء ويعيد CO₂»، م5 «تستهلك الأعضاء O₂ وتطرح CO₂»، م6 في الأعلى بإطار عريض «التنفس: تبادل الغازات بين الجسم والوسط لفائدة الأعضاء»)، مربوطة بأسهم بسيطة دون أيّ نص على الأسهم: م1←م3، م2←م3، م3←م4، م5←م4، م4←م6. اللوحة اليسرى عنوانها «الخريطة المفاهيمية»: أشكال بيضوية يتضمن كل منها كلمة واحدة أو عبارة قصيرة («التنفس» في الأعلى، ثم «التبادلات الغازية»، «الرئتان»، «الأسناخ»، «الدم»، «الأعضاء»، «ثنائي الأكسجين»، «ثنائي أكسيد الكربون»)، منظمة من العام (أعلى) إلى الخاص (أسفل)، مربوطة بخطوط مكتوب عليها كلمات ربط («يتمثل في»، «تتم في»، «تتضمن»، «ينقل»، «تستهلك»، «تطرح»). حاضنة تحت كل لوحة تلخّص: اليمنى «العُقَد = منطوقات؛ أسهم دون كلمات ربط»، اليسرى «العُقَد = مفاهيم؛ روابط موسومة = قضايا». تسميات بخط عربي واضح، ألوان هادئة (أزرق للشبكة، أخضر للخريطة)
5. الخريطة المفاهيمية
المكوّن
خاصيته
المفاهيم (العُقَد)
كلمة أو عبارة قصيرة («الدم»، «السنخ»، «ثنائي الأكسجين»).
كلمات الربط
تُكتب على الرابط، وتُصرّح بالعلاقة بين مفهومين («ينقل»، «تتم في»، «يتكوّن من»).
القضية
وحدة المعنى: مفهوم + كلمة ربط + مفهوم («الدم — ينقل — ثنائي الأكسجين»).
التراتبية
المفاهيم الأعمّ في الأعلى، والأخصّ في الأسفل.
الروابط العرضية
علاقات بين فروع مختلفة، تشهد على فهم مندمج.
الاستعمالات الديداكتيكية:
حين ينجزها التلاميذ في بداية التعلّمات، تكشف تصوّراتهم (مفاهيم غائبة، روابط خاطئة)؛
وحين يُنجزونها في النهاية، تفيد في الهيكلة والتقويم: غنى القضايا، وصحّة الروابط، ووجود روابط عرضية.
6. الشبكة المفاهيمية والخريطة المفاهيمية والخريطة الذهنية
المعيار
الشبكة المفاهيمية
الخريطة المفاهيمية
الخريطة الذهنية (carte mentale)
العُقَد
منطوقات (جمل)
مفاهيم (كلمات، عبارات قصيرة)
كلمات مفتاحية، صور
الروابط
أسهم، في الغالب دون كلمات ربط
روابط موسومة: العلاقة بين عقدتين مُصرَّح بها
فروع تداعٍ، دون تصريح بعلاقة منطقية
التنظيم
شبكة تتقارب نحو منطوق مُدمِج
تراتبية من العام إلى الخاص، مع روابط عرضية
إشعاعي حول موضوع مركزي
المستعمِل الرئيسي
المدرس (التحليل، البرمجة)؛ والتلاميذ في الحصيلة
التلاميذ (التصوّرات، الهيكلة، التقويم) والمدرس
التلميذ أساسًا (الحفظ، تدوين الملاحظات)
المرجع
ديداكتيك العلوم التجريبية
نوفاك، انطلاقًا من أوزوبل
أداة لتدوين الملاحظات والحفظ
المعيار الحاسم للتمييز بين الشبكة والخريطة: تتميّز الخريطة المفاهيمية بالتصريح بالعلاقة بين عقدتين بواسطة كلمات الربط؛ أما في الشبكة فالعلاقة يحملها مضمون المنطوقات.
منطوقات ناقصة أو خاطئة أو بلغة متداولة ← بداية التعلّمات (التعبير عن التصوّرات)؛ منطوقات صحيحة ومهيكلة وتركيبية تدمج المعجم العلمي ← نهاية التعلّمات (حصيلة).
إلى أيّ مجال مفاهيمي يحيل؟
البحث عن المنطوق أو المفهوم المُدمِج: الذي تتقارب نحوه الأسهم ويعرّف المفهوم (دون الوقوف عند مفهوم ثانوي مذكور في عقدة واحدة).
8. أخطاء شائعة وفخاخ المباراة
الخطأ
التصويب
الشبكة والخريطة المفاهيميتان اسمان لأداة واحدة.
تختلفان في طبيعة العُقَد (منطوقات / مفاهيم) وفي التصريح بالروابط (كلمات الربط في الخريطة).
الشبكة لائحة مرتّبة من المحتويات.
إنها شبكة من التبعيات المنطقية، لا لائحة خطية.
تُستعمل الشبكة لبناء وضعيات التعلّم.
تُستعمل لتحليل المعرفة، وتوقّع التدرّج، والتقويم، والحصيلة؛ أما تصميم الوضعيات فيعود إلى أدوات أخرى.
الشبكة صالحة لكل المستويات.
تقابل مستوى صياغة واحدًا؛ ومستوى أعلى يعطي شبكة أغنى.
المجال المفاهيمي يحدّده أول عقدة أو كلمة متكررة.
يحدّده المنطوق المُدمِج الذي تتقارب نحوه العلاقات.
الخريطة المفاهيمية التي ينجزها التلاميذ حصيلة دائمًا.
في بداية التعلّم، تفيد في تشخيص التصوّرات.
9. خلاصة
يدعم تمثيل المفاهيم في شبكة التعلّم ذا الدلالة (أوزوبل) وتجاوز المعرفة الفسيفسائية.
تربط الشبكة المفاهيمية بأسهم منطوقات يتكوّن منها مفهوم عند مستوى صياغة معيّن، وتتقارب نحو منطوق مُدمِج.
وظائفها: تحليل المعرفة، توقّع التدرّج، التقويم، الحصيلة (الهيكلة).
تربط الخريطة المفاهيمية (نوفاك) مفاهيم بواسطة كلمات ربط مشكّلةً قضايا، من العام إلى الخاص.
المعيار الحاسم: الخريطة تُصرّح بالعلاقة بين عقدتين؛ والشبكة تحمل العلاقة في منطوقاتها.
الدرس 9 — النماذج والنمذجة: بعد تمثيل بنية المفاهيم، سندرس النموذج العلمي باعتباره تمثيلًا مبسّطًا للواقع، ووظائفه وحدوده، ونهج النمذجة في علوم الحياة والأرض.
La trame conceptuelle : structure, fonctions et distinction avec la carte conceptuelle
Objectifs de la leçon
À la fin de cette leçon, tu dois être capable de :
expliquer pourquoi la didactique des sciences représente les concepts sous forme de réseaux ;
définir la trame conceptuelle et décrire sa structure (énoncés, flèches, niveau de formulation) ;
énoncer les fonctions didactiques de la trame conceptuelle ;
construire une trame conceptuelle simple pour un concept de SVT ;
définir la carte conceptuelle (Novak) et en décrire les composantes (concepts, mots de liaison, propositions, hiérarchie) ;
distinguer trame conceptuelle, carte conceptuelle et carte mentale ;
analyser une représentation graphique : en identifier le type, le moment de réalisation et le domaine notionnel.
1. Pourquoi représenter les concepts en réseau ?
Selon David Ausubel, un apprentissage est signifiant lorsque le nouveau concept est relié aux concepts déjà présents dans la structure cognitive de l'apprenant. Sans cette mise en relation, les connaissances s'accumulent sans lien : c'est le savoir mosaïque (morcelé) que les Orientations pédagogiques de SVT demandent de dépasser au profit de formulations synthétiques.
Les représentations spatiales de concepts rendent ces relations visibles. Deux outils sont très utilisés en didactique des sciences expérimentales : la trame conceptuelle et la carte conceptuelle. Ils se ressemblent visuellement (des éléments reliés par des flèches), mais ils n'ont ni la même structure ni le même usage.
2. La trame conceptuelle
Composante
Caractéristique
Nœuds
Des énoncés : phrases complètes, formulées comme des connaissances (« Au niveau des alvéoles, le dioxygène passe de l'air dans le sang »).
Liens
Des flèches, généralement sans mot de liaison : la relation est contenue dans les énoncés eux-mêmes ; la flèche indique la dépendance logique ou l'intégration.
Organisation
Un réseau (non linéaire) qui converge vers un ou plusieurs énoncés intégrateurs exprimant le concept dans sa formulation la plus synthétique.
Niveau de formulation
Une trame correspond à un niveau de formulation du concept (leçon 7) ; un autre niveau donne une autre trame, plus riche.
Le principe explicatif à retenir : la trame conceptuelle est d'abord un outil d'analyse du savoir au service de l'enseignant. Elle permet de passer d'une liste de contenus du programme à une structure : quels énoncés sont fondamentaux, lesquels en dépendent, lequel les intègre.
3. Les fonctions didactiques de la trame conceptuelle
Fonction
Moment
Rôle
Fonction d'analyse
Avant l'élaboration de la séquence
Préciser le savoir à enseigner, ses énoncés essentiels et sa structure ; identifier le niveau de formulation visé.
Fonction prévisionnelle (de programmation)
Lors de la planification
Concevoir une progression didactique appropriée : l'ordre des activités découle des dépendances entre énoncés ; repérer les énoncés susceptibles de poser obstacle.
Fonction d'évaluation
Pendant et après les apprentissages
Servir de référence pour élaborer des outils d'évaluation et situer ce que les élèves ont construit.
Fonction bilan (de structuration)
À la fin des apprentissages
Aider les apprenants à structurer le savoir en reliant les connaissances construites au cours de la séquence.
4. Construire une trame conceptuelle
Démarche de l'enseignant :
Délimiter le concept et le niveau de formulation visé à partir du programme et des orientations (échelle, vocabulaire).
Rédiger les énoncés essentiels, sous forme de phrases courtes et scientifiquement correctes.
Rechercher les dépendances : pour chaque énoncé, se demander quels autres énoncés sont nécessaires pour le comprendre.
Relier les énoncés par des flèches, des plus élémentaires vers le ou les énoncés intégrateurs.
Exploiter la trame : en déduire la progression, repérer les énoncés difficiles (obstacles probables), préparer l'évaluation.
Exemple — trame du concept de respiration, formulé aux échelles de l'organisme et des organes :
E1 : L'air inspiré est plus riche en dioxygène et plus pauvre en dioxyde de carbone que l'air expiré.
E2 : Grâce aux mouvements respiratoires, l'air entre dans les poumons et en sort.
E3 : Au niveau des alvéoles pulmonaires, le dioxygène passe de l'air dans le sang et le dioxyde de carbone passe du sang dans l'air.
E4 : Le sang transporte le dioxygène jusqu'aux organes et rapporte le dioxyde de carbone vers les poumons.
E5 : Les organes consomment du dioxygène et rejettent du dioxyde de carbone.
E6 (énoncé intégrateur) : La respiration est un échange de gaz entre l'organisme et son milieu, assuré par l'appareil respiratoire et la circulation sanguine, au profit des organes.
On voit que E3 dépend à la fois de E1 et de E2 : la progression doit donc établir la différence de composition des airs et la ventilation avant d'aborder les échanges alvéolaires.
Image 1 — en préparationDescription
Schéma pédagogique en deux panneaux côte à côte, style manuel universitaire, illustration vectorielle plate, fond blanc, sur le thème de la respiration. Panneau gauche intitulé « Trame conceptuelle » : six rectangles contenant chacun une phrase courte (E1 « L'air inspiré est plus riche en O₂ que l'air expiré », E2 « Les mouvements respiratoires renouvellent l'air des poumons », E3 « Dans les alvéoles, O₂ passe de l'air au sang, CO₂ du sang à l'air », E4 « Le sang transporte O₂ aux organes et ramène CO₂ », E5 « Les organes consomment O₂ et rejettent CO₂ », E6 en haut, encadré en gras « La respiration : échange de gaz entre l'organisme et le milieu, au profit des organes »), reliés par des flèches simples SANS texte sur les flèches : E1→E3, E2→E3, E3→E4, E5→E4, E4→E6. Panneau droit intitulé « Carte conceptuelle » : des ovales contenant chacun un seul mot ou une courte expression (« Respiration » en haut, puis « échanges gazeux », « poumons », « alvéoles », « sang », « organes », « dioxygène », « dioxyde de carbone »), organisés du général (haut) au particulier (bas), reliés par des traits portant des mots de liaison écrits sur le trait (« consiste en », « ont lieu dans », « contiennent », « transporte », « consomment », « rejettent »). Une accolade sous chaque panneau résume : gauche « nœuds = énoncés ; flèches non légendées », droite « nœuds = concepts ; liens légendés = propositions ». Annotations en français, couleurs sobres (bleu pour la trame, vert pour la carte)
5. La carte conceptuelle
Composante
Caractéristique
Concepts (nœuds)
Un mot ou une courte expression (« sang », « alvéole », « dioxygène »).
Mots de liaison
Écrits sur le lien, ils explicitent la relation entre deux concepts (« transporte », « ont lieu dans », « est constitué de »).
Proposition
Unité de sens : concept + mot de liaison + concept (« le sang — transporte — le dioxygène »).
Hiérarchie
Les concepts les plus généraux en haut, les plus spécifiques en bas.
Liens transversaux
Relations entre branches différentes, qui témoignent d'une compréhension intégrée.
Usages didactiques :
réalisée par les élèves au début des apprentissages, elle révèle leurs conceptions (concepts absents, liens erronés) ;
réalisée à la fin, elle sert à structurer et à évaluer : richesse des propositions, justesse des liens, présence de liens transversaux.
6. Trame conceptuelle, carte conceptuelle, carte mentale
Critère
Trame conceptuelle
Carte conceptuelle
Carte mentale
Nœuds
Énoncés (phrases)
Concepts (mots, courtes expressions)
Mots-clés, images
Liens
Flèches, en général sans mot de liaison
Liens étiquetés : la relation entre deux nœuds est explicitée
Branches d'association, sans relation logique explicitée
Organisation
Réseau convergeant vers un énoncé intégrateur
Hiérarchie du général au particulier, liens transversaux
Radiale, autour d'un thème central
Utilisateur principal
L'enseignant (analyse, programmation) ; les élèves en bilan
Les élèves (conceptions, structuration, évaluation) et l'enseignant
Surtout l'élève (mémorisation, prise de notes)
Référence
Didactique des sciences expérimentales
Novak, à partir d'Ausubel
Outil de prise de notes et de mémorisation
Critère décisif pour distinguer trame et carte : la carte conceptuelle se distingue par l'explicitation de la relation entre deux nœuds au moyen de mots de liaison ; dans la trame, la relation est portée par le contenu des énoncés.
7. Analyser une représentation graphique
Face à une représentation proposée dans un document, trois questions :
Question
Indices à relever
De quel type de représentation s'agit-il ?
Nœuds = phrases et flèches non légendées → trame ; nœuds = concepts et liens légendés → carte conceptuelle.
À quel moment a-t-elle été réalisée ?
Énoncés incomplets, erronés ou en langage courant → début des apprentissages (expression des conceptions) ; énoncés corrects, structurés, synthétiques, intégrant le vocabulaire scientifique → fin des apprentissages (bilan).
À quel domaine notionnel se réfère-t-elle ?
Rechercher l'énoncé ou le concept intégrateur : celui vers lequel convergent les flèches et qui définit le concept (ne pas s'arrêter à un concept secondaire mentionné dans un seul nœud).
8. Erreurs fréquentes et pièges du concours
Erreur
Correction
Trame et carte conceptuelles sont deux noms du même outil.
Elles diffèrent par la nature des nœuds (énoncés / concepts) et par l'explicitation des liens (mots de liaison dans la carte).
La trame est une liste ordonnée de contenus.
C'est un réseau de dépendances logiques, non une liste linéaire.
La trame sert à construire les situations d'apprentissage.
Elle sert à analyser le savoir, prévoir la progression, évaluer et faire le bilan ; la conception des situations relève d'autres outils.
Une trame vaut pour tous les niveaux.
Elle correspond à un niveau de formulation ; un niveau supérieur donne une trame plus riche.
Le domaine notionnel est donné par le premier nœud ou par un mot fréquent.
Il est donné par l'énoncé intégrateur, vers lequel convergent les relations.
Une carte conceptuelle réalisée par des élèves est toujours un bilan.
En début d'apprentissage, elle sert au diagnostic des conceptions.
9. Bilan
Représenter les concepts en réseau favorise l'apprentissage signifiant (Ausubel) et le dépassement du savoir mosaïque.
La trame conceptuelle relie par des flèches des énoncés constituant un concept à un niveau de formulation donné ; elle converge vers un énoncé intégrateur.
Ses fonctions : analyse du savoir, prévision de la progression, évaluation, bilan (structuration).
La carte conceptuelle (Novak) relie des concepts par des mots de liaison formant des propositions, du général au particulier.
Critère décisif : la carte explicite la relation entre deux nœuds ; la trame porte la relation dans ses énoncés.
Pour analyser une représentation : identifier le type, le moment (début / fin) et le domaine notionnel (énoncé intégrateur).
Leçon suivante
Leçon 9 — Modèles et modélisation : après avoir représenté la structure des concepts, on étudiera le modèle scientifique comme représentation simplifiée du réel, ses fonctions, ses limites et la démarche de modélisation en SVT.