Schéma conceptuel
représentation structurée d'un ensemble de concepts reliés sémantiquement
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Un schéma conceptuel, ou carte conceptuelle, est une représentation heuristique et structurée d'un ensemble de concepts reliés sémantiquement. Les concepts sont liés par des lignes fléchées auxquelles sont accolés un mot ou deux décrivant leur relation (par exemple : « mène à », « prévient que », « favorise », etc.).
Cet article est une ébauche concernant les sciences cognitives.
Le schéma conceptuel permet de représenter une situation, un réseau ou un système ; de donner la structure synthétique d'une connaissance construite à partir de sources diverses.
Généralités
Les cartes conceptuelles font partie de la famille des Mindtools (outils destinés à représenter et structurer les connaissances, d'apprenants par exemple) ; elles sont surtout utilisées dans le domaine de la connaissance (pour décrire, organiser ou auto-monitorer des savoirs)[1], et le domaine de l'informatique pour la modélisation des processus. Ils ont été très utilisés à la fois dans l'enseignement et l'apprentissage[2], des sciences notamment[3].
Informatique
Modèles
Modèle hiérarchique : l'information est heuristiquement organisée (de manière arborescente, selon une hiérarchie), accessible dans son entièreté uniquement à partir de la racine de cette arborescence). Le défaut principal de cette représentation vient du fait que le point d'accès à l'information est unique (c'est la racine de l'arbre hiérarchique), d'où des problèmes dans la recherche d'informations de la base de données hiérarchique.
Modèle Réseaux sémantiques : ce modèle décrit le fonctionnement d'une base de données réseau. Ce type de base de données fonctionne sur le principe du regroupement des différents éléments de la base de données par leur sens. Mais, ce modèle est trop complexe pour être réellement efficace. Toutes les informations peuvent être associées les unes aux autres et servir de point d'accès.
Le modèle entité-Association (encore appelé modèle Entité / Relation) est un type de schéma conceptuel très utilisé pour les bases de données, notamment les bases de données relationnelles.
Modèle Objet : les données sont décrites comme des classes et représentées sous forme d'objets. Ce schéma est souvent associé au modèle entité / relation.
Concepts
Le schéma conceptuel est un outil permettant de décrire le fonctionnement de la base de données en précisant :
- Les entités :
- Ce sont des objets concrets (livre, individu) ou abstraits (compte bancaire) que l'on peut identifier.
- On peut représenter un ensemble d'entités de la réalité par une entité type (un élève pour l'ensemble des élèves).
- Ces entités sont caractérisées par leurs attributs (pour l'élève : classe, nom ...). Parmi ces attributs, on définit un identifiant qui va permettre de caractériser de façon unique l'entité dans l'ensemble (pour l'élève, ses nom et prénom peuvent jouer ce rôle).
- Les relations entre les entités :
- Elles représentent les liens existant entre une ou plusieurs entités.
- Elles sont caractérisées par un nom, une propriété d'association et éventuellement des attributs.
- Le degré de relation et cardinalité :
- Le degré de la relation (ou dimension de la relation) est le nombre d'entités qui sont impliquées dans cette relation. La relation peut ne faire intervenir qu'une seule entité, auquel cas elle est dite réflexive. Exemple d'une relation réflexive : la relation 'de mariage'
- La cardinalité (d'une entité par rapport à une relation) exprime le nombre de participations possibles d'une entité à une relation. Comme c'est un nombre variable, on note la cardinalité minimum (0 ou 1) et maximum pour chaque entité. Par exemple, dans une bibliothèque, un usager peut emprunter 0 ou N livres, mais le livre ne peut être emprunté que par 0 ou 1 usager.
Représentation graphique
- Les entités sont représentées dans des rectangles et s'écrivent en lettres majuscules ;
- L'identifiant d'une entité (clé primaire) est le premier attribut cité et est souligné. Les autres attributs sont placés à la suite ;
- Les relations sont placées dans des ellipses ou des losanges avec leurs attributs respectifs ;
- Les cardinalités sont placées à côté de l'entité qu'elles caractérisent ;
- Les clés étrangères n'apparaissent pas dans l'entité où elle n'est pas la clé primaire.
Conception
Le concepteur peut suivre le canevas suivant :
- Établir la liste des entités ;
- Déterminer les attributs de chaque entité en choisissant un identifiant ;
- Établir les relations entre les différentes entités ;
- Déterminer les attributs de chaque relation et définir les cardinalités ;
- Vérifier la cohérence et la pertinence du schéma obtenu.
Limites, analyse critique
Jonassen et Marra, en 1994 dans un article discutant le « modèle d’auto‑monitoring de McAleese »[4] ont souligné certaines limites du concept de schéma conceptuel comme stratégie cognitive d’apprentissage[1].
Selon ces auteurs, la lisibilité et l’efficacité des schémas conceptuels diminuent lorsque le nombre de concepts à représenter augmente de manière significative. Au-delà de quelques centaines de concepts, la complexité graphique rend la représentation difficile à maintenir dans un schéma unique, ce qui entraîne généralement une division en plusieurs schémas distincts. Cette fragmentation peut compliquer l’intégration de connaissances étendues et la compréhension des relations entre différents ensembles conceptuels.
Plusieurs travaux ont ainsi exploré des approches complémentaires visant à soutenir la représentation de structures conceptuelles de grande taille. Parmi celles-ci, l’espace conceptuel propose une extension reposant sur des mécanismes de hiérarchisation, de navigation et de structuration en profondeur, permettant l’exploration de corpus conceptuels étendus tout en conservant une cohérence globale[5].
