Les jeunes enfants peuvent découvrir des concepts mathématiques à travers des activités ancrées dans l’exploration du monde extérieur.
Enseigner les mathématiques à des enfants de maternelle peut parfois sembler abstrait : longues suites de nombres, graphiques complexes, symboles de division ou de multiplication. En réalité, les mathématiques sont autour de nous. On peut les retrouver dans les spirales d’un coquillage, les cercles concentriques des pétales d’une fleur ou encore la symétrie des ailes d’un papillon. La nature nous permet de rendre les concepts mathématiques concrets pour les jeunes enfants.
Les mathématiques sont la manière dont nous organisons notre monde : en le classant dans des catégories pertinentes ou en reconnaissant des motifs qui nous permettent de faire des prédictions. Nous comptons et mesurons les choses pour nous assurer que nous disposons des quantités nécessaires. Les jeunes enfants peuvent porter un regard mathématique sur la nature qui les entoure, leur offrant ainsi une application concrète à des concepts qui pourraient leur rester abstraits autrement. Par exemple, lorsqu’ils comptent des coquillages et les répartissent équitablement entre eux, ils appliquent des notions mathématiques concrètes pour que le partage soit équitable.
L’utilisation d’objets naturels développe la curiosité des enfants et encourage l’exploration. Lorsque les enfants trient des feuilles, ils doivent observer attentivement leurs caractéristiques et réfléchir à leurs fonctions. Ainsi, utiliser des matériaux naturels pour les mathématiques peut servir de tremplin vers d’autres domaines du programme. Les enfants peuvent décider d’explorer la science qui explique pourquoi il existe différentes couleurs de feuilles ou d’essayer d’identifier les arbres à partir de la forme de leurs feuilles.
Les matériaux naturels sont peu coûteux, faciles à trouver, facilement interchangeables et, lorsqu’ils sont collectés de manière réfléchie, ils sont sans danger pour les enfants et respectueux de l’environnement. Les idées mathématiques présentées dans cet article peuvent être réalisées avec n’importe quel ensemble d’objets naturels.
Les avantages de l’apprentissage en nature
En plus de renforcer les compétences mathématiques, il existe des bénéfices empiriquement démontrés à exposer les enfants à la nature.
Une étude publiée dans Frontiers in Psychology, revue scientifique internationale spécialisée en psychologie, a montré qu’il suffit d’environ vingt minutes passées dans un environnement naturel pour réduire les hormones du stress.
Des recherches menées à l’Université de l’Illinois à Urbana‑Champaign aux Etats-Unis ont révélé que le temps passé en extérieur réduit les symptômes du TDAH chez les enfants, améliorant ainsi l’attention et la santé mentale.
On a constaté que les enfants inscrits dans des maternelles basées sur la nature sont plus créatifs et plus susceptibles d’adopter des comportements de résolution de problèmes que ceux fréquentant des maternelles traditionnelles.
De plus, même si les bénéfices les plus importants viennent du fait d’être réellement dehors en pleine nature, les enfants peuvent tout de même profiter des effets positifs de toute forme de contact avec la nature. Dans leur ouvrage The Experience of Nature: A Psychological Perspective, les chercheurs américains Rachel Kaplan et Stephen Kaplan ont montré que le simple fait de pouvoir voir un espace vert depuis une fenêtre procure déjà des bénéfices mentaux et scolaires.
Suivre un cadre pour enseigner les mathématiques en maternelle à partir de la nature
Un cadre de base pour enseigner les mathématiques à partir de la nature consiste à se procurer des matériaux naturels, à décider de ce que l’on souhaite enseigner en adoptant une approche centrée sur l’enfant, puis à associer ces matériaux naturels à des outils de classe qui aideront les enfants à atteindre leurs objectifs d’apprentissage.
Collecte des matériaux :
Il est primordial d’impliquer les enfants dans la collecte des matériaux naturels. Les enfants sont plus motivés à apprendre lorsqu’il est question d’objets qu’ils ont eux-mêmes trouvés dans un lieu qui a du sens pour eux. Vous pouvez ramasser des objets dans la cour de l’école, dans une forêt ou un parc à proximité, organiser une sortie scolaire, ou inviter les familles à apporter des objets trouvés dans la nature chez eux.
Les objets peuvent être d’un seul type, par exemple une collection de plumes différentes, ou former un ensemble varié de trouvailles naturelles : cailloux, coquillages, brindilles, feuilles ou fleurs rassemblés dans un panier. Presque tout petit objet ramassé dehors peut être utilisé comme matériel de manipulation pour les mathématiques.
Tenir compte des centres d’intérêt des enfants :
Pour choisir quoi enseigner, il est essentiel de garder une certaine flexibilité afin de tenir compte des centres d’intérêt et des initiatives des enfants. Si vous êtes dehors, tout ce dont vous avez besoin est un drap blanc à étendre au sol. Ce drap imite une grande feuille de papier, mais il permet aux jeunes enfants de créer des motifs, des graphiques et des suites en taille réelle à partir de matériaux naturels. Plus tard, lorsqu’ils seront prêts pour les mathématiques sur papier, les cadres mathématiques qu’ils rencontreront leur seront déjà familiers grâce aux versions concrètes qu’ils auront construites en maternelle.
Lors d’une séance de lecture en maternelle, l’enseignante lisait une histoire à un petit groupe d’enfants lorsqu’un élève a interrompu la lecture pour montrer un bâton qu’il venait de trouver dans la cour. Cette découverte a donné lieu à une activité collective : sur un grand drap blanc utilisé comme tapis de tri, les enfants ont rassemblé d’autres bâtons et les ont classés selon différents critères : longueur, épaisseur, texture ou présence de mousse.
Cette exploration spontanée s’est transformée en véritable situation d’apprentissage. Les enfants ont comparé les tailles, estimé les quantités, compté les éléments et créé des motifs à partir des bâtons triés. Ces manipulations simples ont permis d’aborder des notions mathématiques fondamentales : la correspondance terme à terme, la mesure non conventionnelle, la catégorisation et la structuration de la pensée logique.
Les matériaux naturels offrent ainsi une infinité de possibilités pour explorer les mathématiques de manière concrète et sensorielle. Feuilles, pierres, pommes de pin ou autres éléments du milieu peuvent être utilisés selon les opportunités du terrain : le principe reste le même, apprendre à observer, classer, comparer et raisonner à partir du réel.
Associer des matériaux naturels aux outils présents dans la classe :
ramener du matériel de manipulation naturel dans la classe peut aussi être une excellente manière de proposer des investigations mathématiques pour les enfants.
Il est utile de conserver sur une étagère plusieurs paniers contenant des objets naturels triés. Ces matériaux peuvent éveiller la curiosité des enfants et stimuler leurs explorations lorsqu’ils sont associés aux outils que l’on trouve habituellement en classe de maternelle : plateaux de tri, règles, balances, miroirs ou cadres de dix. Par exemple, un panier de coquillages peut être enrichi de ces instruments selon les notions que les enfants souhaitent expérimenter.
Parmi les supports les plus polyvalents pour les activités de mathématiques inspirées de la nature, une simple assiette à tarte ou une boîte à pizza divisée en quatre sections égales s’avère particulièrement efficace. Placées dans la cuisine de boue ou dans le coin jeu symbolique, elles permettent aux enfants de “cuisiner” les mathématiques en s’amusant. En décorant leurs tartes avec des pétales, des glands ou des pommes de pin, ils explorent des notions telles que la symétrie et les motifs.
Tout comme le drap blanc évoque une feuille de papier, l’assiette ou la boîte divisée rappelle le diagramme circulaire, mais en version grandeur nature, directement manipulable par les enfants. Ce support favorise la compréhension intuitive des notions de “plus ou moins” et constitue une introduction ludique aux fractions, tout en laissant place à la créativité et au jeu libre.
Les mathématiques n’ont pas besoin d’être abstraites ni enseignées de manière mécanique. En s’appuyant sur la beauté et la logique présentes dans la nature, les enseignants peuvent motiver les enfants à apprendre grâce à des explorations concrètes, sensorielles et porteuses de sens.
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