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La valeur du schéma cinématique en tant qu`artefact cognitif The

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1. voquer la pr sence d un biais de recentrage sur l organisation rationnelle des connaissances port e par la situation d apprentissage mettant plus ou moins en chec l op rationnalisation attendue En d autres termes comme le souligne Clot la place d un outil dans l action est une caract ristique du sujet et non directement de l artefact Clot 1999 p 124 ajoutant cela que pas plus que l artefact n est en lui m me un instrument le but de la t che prescrite ne vaut pour lui m me Mais c est aussi la nature m me des savoirs enseign s qui est au c ur du d bat D un c t la question consiste caract riser l enseignement par une approche globale et concr te des syst mes automatis s qui doit permettre l acquisition de solides connaissances De l autre dans un univers marqu par l usage surabondant de mod les graphiques les plus divers on d plore les difficult s des l ves s en saisir en tant qu instruments s miotiques Ce sont les concepts m mes sur lesquels viennent prendre appui les savoirs enseign s qui demanderaient aujourd hui un nouvel examen NOTES 1 La terminologie est celle des normes NF X 50 150 153 introduites en analyse de la valeur la fonction de service est l action attendue d un produit ou r alis e par lui pour r pondre un l ment du besoin d un utilisateur donn Didaskalia n 21 2002 77 Jean Pierre FROMENT 2 Dessin d ensem
2. 2002 63 Jean Pierre FROMENT 32 l ves de 1 re tableau 5 Le tableau pr sente en lignes les r sultats au test initial et en colonnes la r partition en fonction du type de sch ma cin matique produit Sch ma Simplification Approximation R solution Total Test initial Simpifcatior Oe oa 0 Approximation O o o 1 E LOO Interpr tation 3 R solution Tableau 5 R partition des 32 l ves soumis au test initial et au sch ma cin matique Une premi re observation concerne lhomog n it du groupe ayant r solu le probl me sous les deux conditions dessin et sch ma S il en avait t autrement on aurait pu mettre des doutes quant la nature de exp rimentation En effet mal construite elle aurait pu mettre en difficult des sujets ayant r ussi le test initial ce qui n a pas t le cas une exception pr s Si on consid re maintenant les changements possibles de cat gories 24 l ves sont concern s total pour les deux premi res et la derni re classe du test initial Dans 7 cas seulement 29 une am lioration s est produite mais pour le reste 71 il ny a pas eu changement Ce r sultat para t surprenant dans les conditions d crites on aurait pu s attendre une proportion pour le moins invers e Il est donc bien difficile d accepter l hypoth se et la question est de savoir ce qui peut expliquer cette absence d volution entre le test initial et le sch ma La p
3. 100 l ves de premi re y i r i 5 ji doi Tableau 3 Analyse du dessin en fonction du niveau des l ves Les r sultats changent peu en ce qui concerne les deux premi res cat gories par contre ils expriment une nette am lioration en premi re qui se traduit la fois par une r solution plus fr quente du probl me pos et une diminution de l interpr tation erron e des donn es graphiques un m me niveau qu en est il pour des fili res diff rentes tableau 4 58 Didaskalia n 21 2002 Un artefact cognitif l tude Simplification Approximation Interpr tation Effectifs amp Effectifs 7 7 1 3 18 1 S 38 9 38 9 5 5 16 7 100 option technologie Effectifs 7 1 26 1 Sciences 26 9 3 8 100 et techno industrielle Tableau 4 Analyse du dessin en fonction de la fili re classes de premi re Les contrastes sont encore plus nets entre ces deux classes Alors que les r sultats obtenus en Premi re S option technologie sont sensiblement les m mes qu en seconde pas de grande diff rence il en va autrement en Premi re Sciences et Technologies industrielles Une r solution du probl me pos est obtenue dans plus de 30 des cas ce qui va de pair avec la quasi disparition du type interpr tation N anmoins la tendance l approximation est toujours aussi forte et dans une moindre mesure la simplification ce qui peut surprendre
4. crou et les biellettes 11 D MARCHES ET PROC DURES DE R SOLUTION PAR LE SCH MA CIN MATIQUE Le dispositif exp rimental n est pas un didacticiel il ne s agit donc pas d valuer la pertinence de l outil informatique de ce point de vue Il s agit au contraire d un dispositif de recherche dans un cadre bien pr cis permettant notamment de pister l ensemble des d marches mises en uvre par les sujets L analyse des protocoles individuels permet la prise en compte explicite des variations inter sujets et intra sujets L int r t est moins de constituer une typologie que d analyser plus finement la mani re dont un probl me de cin matique est trait et dont un ensemble de savoirs enseign s est organis et mis en uvre cette fin 1 Dans plusieurs cas le probl me est trait travers une proc dure altern e construite sur des allers retours avec l animation illustration du fonctionnement du m canisme aux apparences parfois trompeuses en rester l La proc dure s inscrit en totalit dans une forme d alternance entre la situation but et l animation du fonctionnement Les s quences consacr es au sch ma sont assez courtes l laboration se fait de proche en proche g n ralement sans retours en arri re peu de modifications L laboration du sch ma traduit le mouvement apparent plut t qu une analyse du fonctionnement C est notamment le cas avec la traduction du mouvement apparent de d placement d
5. est la fois un point de vue d ensemble et une analyse approximative du fonctionnement du dispositif Par point de vue d ensemble il est seulement question de dire que les principaux l ments du m canisme sont pris en compte ce qui n tait pas le cas pr c demment L approximation qualifie une analyse sommaire du fonctionnement figure 4 Didaskalia n 21 2002 53 Jean Pierre FROMENT ie Le sch ma donne un ensemble me Li le plus complet des diff rents l ments du m canisme chacun tant d nomm Le mouvement de rotation du moteur est indiqu par une fl che le principe de transformation de mouvement est crou indiqu de mani re approximative VAE d entrranoneut lame Pire Figure 4 Production graphique de type approximation Si la diff rence du groupe pr c dent les l ments apparaissent en plus grand nombre ils ne sont pas pour autant dispos s de telle sorte qu ils rendent compte du fonctionnement L erreur la plus fr quente consiste relier directement le moteur la lame mobile par une seule et m me vis d entrainement ce qui rend les choses impossibles On retrouve ici aussi des diff rences d approches certains se rendent compte des contradictions entre les mouvements qui r sultent de la solution envisag e d autres moins ou pas du tout Le plus souvent il s agit d une esquisse du s cateur les pi ces sont repr sent es dans leurs formes et reli es les
6. 3 Paris Seuil pp 11 54 HOUD O 1992 Cat gorisation et d veloppement cognitif Paris PUF JOURDAN L 1996 Communication personnelle Didaskalia n 21 2002 79 Jean Pierre FROMENT LABOULAYE C 1848 Trait de cin matique Paris Librairie du dictionnaire des arts et manufactures LAFONTAINE D BLONDIN C LAFONTAINE A amp CLOSSET J L 1990 R solution de probl mes d hydrodynamisme face un circuit concret Comparaison avant et apr s apprentissage European Journal of Psychology of Education vol V n 4 pp 517 531 LAURIER J 1995 Les machines de construction de l antiquit nos jours Une histoire de l innovation Paris Presses de l cole nationale des ponts et chauss es LEBEAUME J 1999 L ducation technologique Paris ESF LEUTENEGGER F 2000 Construction d une clinique pour le didactique Une tude des ph nom nes temporels de l enseignement Recherches en didactique des math matiques n 20 2 pp 209 250 MENDELSOHN P 1996 Le concept de transfert In P Meirieu amp M Develay ds Le transfert de connaissances en formation initiale et en formation continue Actes du colloque organis l universit Lumi re Lyon 2 Lyon CRDP pp 11 19 NORMAN D A 1993 Les objets dans l action Raisons pratiques n 4 pp 15 34 PAYNE S J 1991 Interface problems and interface resources In J M Caroll d Designing interaction Psyc
7. ce qui est indiqu sur le dessin de d finition L axe moteur est ininterrompu comme s il s agissait d une seule et m me pi ce reliant le moteur la lame mobile autrement dit les biellettes n ont pas t rep r es comme l ments distincts La g chette est coll e l axe moteur l crou central n tant pas repr sent Ainsi en l absence des biellettes et de l crou la transformation du mouvement est report e au niveau de la lame mobile La proc dure mise en uvre en vue du sch ma cin matique est la suivante figure 13 Sch ma cin matique D finition classes quiv Catalogue des liaisons Classes et liaisons Animation du s cateur Table des mati res Consigne Phases Pr pa Classes liaisons Sch ma Dur e des phases 5 mn 23 mn 8 mn 8 mn Temps mn Tps s quences 44 minutes 27 s quences Pr paration Elle se carat rise par une prise de contact avec les activit s susceptibles d intervenir dans la r alisation de la t che Classes d quivalence La constitution des classes d quivalence se fait en prenant r guli re ment connaissance du fonctionnement du m canisme Deux classes suc cessives sont d abord constitu es la premi re avec la lame mobile et les pi ces fixes la seconde avec la vis d entra nement Dans la premi re classe les petites pi ces secondaires sont ajout es mi parcours une troisi me classe appara t avec les biellettes puis trois autres Six classes s
8. d ensemble Un contexte bien pr cis a t labor pour parvenir ce r sultat La situation exp rimentale r alis e avec le langage HyperTalk est composite tout en fixant un but elle int gre divers l ments L espace du probl me englobe ainsi des activit s de nature diff rente qui peuvent tre organis es en fonction des proc dures adopt es lesquelles sont bien entendu enregistr es dans chaque cas Les sujets disposent seulement du dessin d ensemble en tant que document papier tout le reste est install sur ordinateur Le temps est laiss libre cela ayant t pr cis il varie de 30 90 minutes La t che prescrite consiste tablir le sch ma cin matique de la partie op rative du s ca teur lectronique La consigne dit explicitement que pour ce faire vous avez votre dispo sition devant vous le dessin du s cateur avec la nomenclature des pi ces et l cran un ensemble de documents consulter ou compl ter selon vos besoins Vous proc derez de la mani re qui vous conviendra le mieux savoir que vous pourrez exploiter la totalit des l ments du dossier ou seulement une partie de ceux ci dans l ordre qui vous para tra le plus appropri Il vous sera par exemple possible de revenir en arri re ou de consulter un m me document plusieurs reprises 7 Elle a t r alis e par Jean Claude ROBERT professeur associ la recherche d c d en avril 1998 Je tiens
9. g n raux qui sont en grande partie ext rieurs leur emploi la d composition en parties et sous parties par exemple Et c est cette organisation qui est n cessairement pr sent e dans les situations d apprentissage par enseignement et c est elle qui en raison de l organisation fonctionnelle des connaissances individuelles subit une transformation au cours de l acquisition Bastien 1997 p 49 6 Par transfert de connaissances Mendelsohn d signe le m canisme qui permet un sujet d utiliser dans un nouveau contexte des connaissances acquises ant rieurement Un apprentissage est possible l apprentissage du transfert et non plus le transfert comme m canisme implicite de l apprentissage d signe alors les m thodes d intervention qui favorisent l mergence de ce m canisme Mendelsohn 1996 8 L action repr sent e sous la forme de buts et de proc dures s quence de sous buts qui permet la r alisation du but est consid r e comme une propri t attribu e par cat gorisation En effet l action n est pas une propri t de la situation C est une propri t mentalement attribu e Par exemple un objet rond pos sur une pelouse pourra tre cat goris comme ballon avec attribution de propri t s l ger manipulable football dont une action possible tapez dans Ce but ne sera heureusement pas 78 Didaskalia n 21 2002 Un artefact cognitif l tude activ s il s
10. c est peine lui semble t il si Pon trouve quelques traces de recherches destin es p n trer derri re la sc ne Dans le m me temps de nombreuses tentatives ont t faites du point de vue des syst mes de classification des m canismes l mentaires afin d tablir un ensemble de connaissances organis es Pour Debauve 1873 notamment le secret reste dans l extraction d un syst me de classification bien adapt Avec Reuleaux ibid il s agit tout au contraire d tablir un langage et une symbolique susceptibles de renouveler l analyse et l invention la synth se des m canismes Les savoirs enseigner devant alors se nourrir de ce langage propre constituer la science du mouvement des machines l intention tait bien d introduire de profondes modifications dans l enseignement de la cin matique Projet sans suite en 1920 pourtant Bourguignon dit dans son cours de cin matique que Reuleaux a donn des m canismes une tude absolument scientifique qui a t reprise par K nigs alors professeur de m canique physique et exp rimentale la Sorbonne projet malgr tout sans v ritable suite si on pense au langage lui m me langage symbolique voulu tel qu il tenait la fois des math matiques et de la chimie mais f cond par un certain nombre de concepts toujours d actualit liaisons cin matiques couples d l ments cha ne cin matique en particulier F cond aussi de par les ouvertures su
11. compte tenu des caract ristiques de cette fili re 7 SECONDE TAPE APPROCHE COMPARATIVE ET CLINIQUE Des diff rences aussi grandes dans les productions ne manquent pas de poser quantit de questions Pour tenter d apporter quelques r ponses l tape suivante met en jeu une approche clinique permettant de prendre en compte dans le d tail les proc dures et d marches mises en uvre par les sujets pour r soudre le probl me mais cette fois ci au moyen d un langage adapt le sch ma cin matique Seuls les sujets qui ma trisaient parfaitement les signes graphiques de ce langage ont t retenus parmi ceux de 1 re exclusivement 32 l ves sur 44 ce qui l ve les difficult s concernant la relation code signifiant En d autres termes le langage que l on va proposer aux l ves d utiliser leur est parfaitement connu Nous aurons d ailleurs le moyen de nous en assurer Didaskalia n 21 2002 59 Jean Pierre FROMENT 8 DESCRIPTION DE LA SITUATION DE L EXP RIMENTATION Le probl me consiste tablir un sch ma cin matique susceptible de traduire le fonctionnement du m canisme sa fonction technique plus pr cis ment doit mettre en uvre les symboles des liaisons m caniques entre solides En ce qui concerne le s cateur seulement deux types de liaisons interviennent une liaison pivot l image d une roue autour d un axe repr sent e par un petit cylindre dont l axe est barr de
12. crou et un mouvement de translation en relation avec la lame La liaison ponctuelle a t introduite comme l ment majeur pour symboliser le contact du doigt de l op rateur sur la g chette de mani re agir directement sur la lame La similitude entre le test initial et le sch ma est particuli rement frappante dans ce cas malgr la prise en compte de l animation du s cateur mais en l absence d analyse plus fine conduisant constituer les classes d quivalence le point de vue reste strictement identique On retrouve dans les deux productions la m me simplification li e au r le direct de la g chette 10 2 tude d un second cas maintien d une m me forme d approximation r aer Da g ee MAMA MEE ebda Pants es On gipu Mer h var NRS Lie Tabar on NRD J Figure 12 Dessin du m canisme l ve de 1 re S option technologie Didaskalia n 21 2002 67 Jean Pierre FROMENT Dans ce test initial figure 12 le principe de transformation du mouvement est mentionn NRJ rotative transform e en NRJ explication par ailleurs incompl te le sujet ne se souvenant pas du terme qu il d sirait employer et situ au niveau de la jonction suppos e entre laxe moteur et la lame mobile Plusieurs erreurs apparaissent ici La premi re concerne la distinction des lames la lame fixe est confondue avec la partie sup rieure de la lame mobile du coup la lame inf rieure devient mobile l inverse de
13. disponible tableau des liaisons d finitions la d monstration animation les t ches interm diaires constitution des sous ensembles cin matiques tableau des liaisons Ceci constitue un ensemble dans lequel puiser des connaissances au sens large du terme dans la mesure o cet ensemble comporte en fait deux bases une base de connaissances et une base de probl mes L hypoth se est d autant plus forte que ces facteurs sont susceptibles de se conjuguer et par cons quent de provoquer une am lioration tout fait significative des r sultats l o c est possible bien entendu A contrario on ne s attend nullement observer des erreurs de m me nature entre les deux situations dessin et sch ma 9 R SULTATS COMPARATIFS Pour un certain nombre de raisons on s attendait des changements de cat gories entre le test initial et le sch ma t ches dont la finalit est similaire poursuite de l apprentissage entre les deux passations contextualisation p dagogique de la situation exp rimentale En d autres termes si le sch ma cin matique intervient effectivement en tant qu artefact cognitif cela devrait permettre d une mani re significative de r soudre les difficult s d une simple lecture de dessin non instrument e La comparaison se fait donc entre les productions espac es de quelques semaines dessin main lev e puis sch ma cin matique r alis es par les m mes sujets Didaskalia n 21
14. ic nes ce qu il d sire consulter Pour les classes d quivalence le dessin d ensemble appara t sur l cran avec un cadre qui pr sente six ensembles compl ter II suffit de cliquer successivement sur les rep res des pi ces pour constituer les diff rentes classes Une option coloriage donne le r sultat sur le dessin en nuances de gris Les mobilit s des liaisons sont caract ris es galement l en ti re initiative des sujets I suffit de cliquer successivement sur deux ensembles parmi ceux constitu s pr c demment et de choisir parmi les diff rents ic nes celui qui convient Le r sultat vient s afficher directement dans un tableau double entr e Le sch ma cin mati que est construire sur un fond en treillis figurant les trois dimensions identifi es par un rep re d axes X Y Z Sur la gauche de l cran le sujet dispose des symboles des diff ren tes liaisons ainsi que d outils permettant de tracer le sch ma cin matique L ensemble des l ments qui composent la situation exp rimentale constitue une base technologique au sens employ par Poitou amp Chabot 1991 et Poitou 2001 voquant la fois l id e d ensemble de connaissances fondamentales ou de patrimoine culturel technique et celle de base de connaissances au sens informatique Ces connaissances 62 Didaskalia n 21 2002 Un artefact cognitif l tude d claratives et proc durales regroupent les savoirs enseign s da
15. pour diriger le choix l invention la construction et l emploi de toutes les esp ces de machines Paris Bachelier BOURGUIGNON P 1920 Cours de cin matique th orique et appliqu e Paris Vuibert BROSSARD M 1999 Apprentissage et d veloppement Tensions dans la zone proximale In Y Clot Ed Avec Vygotski Paris La Dispute pp 209 220 BULLETIN OFFICIEL DE L DUCATION NATIONALE 2000 Hors s rie n 6 du 31 ao t 2000 Paris Minist re de l Education Nationale CAVERNI J P 1988 La verbalisation comme source d observables pour l tude du d veloppement cognitif In J P Caverni C Bastien P Mendelsohn amp G Tiberghien Eds Psychologie cognitive mod les et m thodes Grenoble PUG pp 123 139 CLOT Y 1999 La fonction psychologique du travail Paris PUF DEBAUVE A 1873 Manuel de l ing nieur des ponts et chauss es r dig conform ment au programme annexe au d cret du 7 mars 1868 r glant l admission des conducteurs des ponts et chauss es au grade d ing nieur Paris Dunod EHRLICH M F TARDIEU H amp CAVAZZA M ds 1993 Les mod les mentaux Approche cognitive des repr sentations Paris Masson FABRE M 1997 Pens e p dagogique et mod les philosophiques le cas de la situation probl me Revue Fran aise de P dagogie n 120 pp 49 58 HILL D R 1997 Technologie In R Rashed Histoire des techniques arabes technologie alchimie et sciences de la vie vol
16. s interpr te pas aussi ais ment d autant que le tenon de la roue dent e horizontale d j peine visible se trouve dans le prolongement des tiges de piston L interpr tation du fonctionnement du syst me n offre par contre aucune difficult des yeux plus exp riment s un expert se trouve ici sur un autre plan que celui de la repr sentation g om trique famili re au del du r alisme na f des propri t s spatiales Bachelard 1996 p 5 qui laisserait deviner le besoin de poursuivre l tude d autres niveaux d en savoir plus du point de vue des performances de la machine en diversifiant les mod les En compl ment cette forme de repr sentation on peut imaginer qu il puisse exister une sch matisation plus pr cis ment destin e traduire le fonctionnement de la pompe un sch ma explicatif Vezin 1986 C est justement le propre du sch ma cin matique si on en conna t les r gles d criture et si la simple lecture du dessin ne suffit pas alors la r alisation du sch ma cin matique devrait amener un changement de point de vue et entra ner une analyse beaucoup plus fine en termes de mobilit s caract ristiques du dispositif partir de cet exemple nous tenons l les trois principales dimensions autour desquelles la probl matique va prendre place la r solution d un probl me de cin matique le niveau de comp tence avec au moins deux modalit s novice et expert l outil gra
17. s la traduction visuelle du mouvement de l crou central en mouvement glissi re et le report de la liaison h lico dale au niveau de la partie crou biellettes comme une sorte de traduction litt rale de sa d finition conjuguant un mouvement de translation avec un mouvement de rotation o i bs ne F E oo gt t aat RS eeen se l LS ee tee j an a ak NS en i Ten RO H f at f 1 S gt e NA nde 3 a i eca p t M H ES p a i PR o a e DK 1 AE Seen fer reae K tt Ta t FO a t e eeen RE ri het er He R j e ee Re sd pon H e E i e j pet Pe 7 Te i i a e i Ape eee pen K TS t ee H e gt poe i ps s Ae e 9 i Re i i ge i De 4 t e 2 Ce a t te epo 2 Figure 14 Sch ma cin matique produit dans le second cas Didaskalia n 21 2002 69 Jean Pierre FROMENT Le sch ma vient conclure une tude pr alable des classes d quivalence cin matique et des liaisons En d finitive le sch ma apporte peu d volution par rapport au test initial On retrouve la m me confusion l gard des lames le m me axe central le m me report de transformation du mouvement au contact de la lame mobile Le sch ma reste tout fait approximatif comme l tait le test initial Ceci peut sembler d autant plus surprenant que l analyse avait conduit rep rer les l ments en jeu distinguer la vis d entra nement l
18. sont fid les au dessin de d finition la forme de la g chette la forme de la lame et la forme de la biellette se retrouvent parfaitement Le trait horizontal mar que la limite inf rieure du corps Les fl ches caract risent le fonctionnement de l ensemble Les deux fl ches de droite indiquent un d placement vers le haut de la g chette et de la barre de liaison qui en m me temps bascule et ferme la lame mobile ce qu indi quent les fl ches tourn es vers le bas Figure 3 Production graphique du type 1 simplification 52 Didaskalia n 21 2002 Un artefact cognitif l tude L laboration de repr sentations anthropologiques est encourag e par la parent entre les caract ristiques de l objet et la familiarit du fonctionnement Mendelsohn 1996 trouvant des r sultats similaires avait montr quel point des sujets peuvent prouver des difficult s pour se d centrer et distinguer les caract ristiques de leur fonctionnement propre de celles du fonctionnement du syst me Le type de comportement caract risant cette classe peut tre expliqu par la nature m me de l objet Richard 1992 qui entre dans deux cat gories distinctes l une commune dans laquelle tous les s cateurs se ressemblent plus ou moins l autre plus nouvelle dans laquelle tout est reconsid rer Dans le premier cas l exp rience pass e ou du moins la connaissance empirique vient d terminer une s rie d at
19. La valeur du sch ma cin matique en tant qu artefact cognitif The relevence of the kinematic scheme as a cognitive artefact Jean Pierre FROMENT Institut National de Recherche P dagogique IUFM UniMeca Technopole de Ch teau Gombert 60 rue Joliot Curie 13453 Marseille cedex 13 France R sum Les objets et les m canismes sont tr s pr sents dans les enseignements technologiques L tude de leur fonctionnement suppose l apprentissage de diff rents outils de mod lisation La question pos e est de savoir quelles conditions th oriques et m thodologiques il est possible de rendre compte de la valeur d un langage technique du point de vue de sa fonction cognitive Le dispositif exp rimental effectue une comparaison entre deux situations qui abordent un probl me identique mais trait sous deux angles diff rents dessin technique et sch ma cin matique Les r sultats remettent en cause l efficacit cognitive attribu e au sch ma cin matique Mots cl s instrument s miotique sciences cognitives pist mologie cin matique Didaskalia n 21 2002 pages 43 80 43 Jean Pierre FROMENT Abstract Objects and mechanisms are present throughout technology education The study of their operating process requires the didatic use of various models At issue are the theoretical and methodological conditions under which evaluating the relevance of a technical language from the point of view ofit
20. agit d un objet rond et noir pos sur les remparts d un ch teau fort pr s d un canon Tijus et al 1996 p 210 BIBLIOGRAPHIE AMP RE A M 1834 Essai sur la philosophie des sciences ou Exposition analytique d une classification de toutes les connaissances humaines Paris Bachelier ANDREUCCI C FROMENT J P amp V RILLON P 1996 Contribution l analyse des situations d enseignement apprentissage d instruments s miotiques de communication technique Aster n 23 pp 181 211 ARAK LIAN V 1997 Structure et cin matique des m canismes Paris Herm s BACHELARD G 1996 La formation de l esprit scientifique Paris Vrin BASTIEN C amp RICHARD J F 1995 La r solution de probl mes In R Ghiglione amp J F Richard Eds Cours de psychologie Paris Dunod BASTIEN C 1997 Les connaissances de l enfant l adulte Paris A Colin BALLEREAU A J BUSATO J P amp TRANIER G 1994 M canique industrielle Paris Foucher BENIELLI G CERATO G PRAT D amp VIAL L M 1996 TSA technologie des syst mes automatis s Paris Foucher BIDEAUD J amp HOUD O 1989 Le d veloppement des cat gorisations capture logique ou capture cologique des propri t s des objets L Ann e Psychologique n 89 pp 87 123 BORGNIS J A 1818 Trait complet de m canique appliqu e aux arts contenant l exposition m thodique des th ories et des exp riences les plus utiles
21. aire d un syst me manivelle et bielle L l ment essen tiel est l emploi de tuyaux d aspiration le principe de double action la transformation d un mouvement rotatif en mouvement alternatif Le fonctionnement est le suivant quand la roue horizontale tourne sous l effet de la roue aube le pivot fix sur le flan faisant office de manivelle agit l int rieur du coulisseau pour donner un mouvement de balancier la bielle entra nant ainsi les pistons en aspiration et refoulement Ce dispositif tonnant montre en substance quel point l apport des techniciens et des scientifiques arabes a contribu de mani re consid rable au progr s de la technologie moderne L apparition du syst me bielle manivelle est souvent situ e post rieurement pour l Encyclop dia Universalis il s agit du d but du XV si cle Figure 1 M canisme de pompe piston HILL 1997 p 38 46 Didaskalia n 21 2002 Un artefact cognitif l tude C est surtout du point de vue des diff rents niveaux d analyse que ce dessin est int ressant Un novice n tablira pas si facilement la correspondance de vues pourtant indispensable l analyse fonctionnelle il prouvera des difficult s pour d crire le fonctionnement Au niveau des d tails il pourra y avoir confusion entre le tuyau de refoulement et le m me double trait qui sert repr senter le carter en vue de dessus De la m me mani re la fonction de la bielle ne
22. ations verbales cela ne remet pas en cause pour autant la production graphique comme s il tait entendu que l on ne pouvait qu en rester un niveau superficiel l oppos la seconde acception est pr sent e comme une caract ristique des repr sentations pour l action en situation d activit avec instrument il 54 Didaskalia n 21 2002 Un artefact cognitif l tude s agit d une incompl tude construite recherch e g r e et maintenue en tant que telle par un sujet comp tent voire expert en tant que moyen de gestion de la complexit des situations Rabardel 1995 p 160 Bien que cette explication soit assez peu probable ici pr cis ment mentionnons la pour ce qu elle indique quant l importance de la construction et des contenus de la repr sentation pour l action 5 3 Type 3 r solution Le probl me peut tre consid r comme r solu figure 5 Les productions graphiques et verbales qui entrent dans ce cadre r pondent la consigne elles informent sur le fonctionnement du m canisme bien que des nuances apparaissent dans la pr cision Les graphismes peuvent varier d un sch ma de principe un sch ma cin matique en passant par des formes d expression moins conventionnelles Le fonctionnement du s cateur est expliqu d une part en ce qui concerne le type d entraine ment d autre part du point de vue de la transformation op r e La nature des principales
23. ble dessin dont le r le est essentiellement de montrer le fonctionnement d un m canisme et la fa on dont le concepteur a agenc les pi ces constituant les solides 3 Sch ma cin matique mod le destin tablir une repr sentation claire du m canisme tudi afin de mettre en vidence les liaisons m caniques un ou plusieurs degr s de libert intervenant dans la transmission du mouvement entre les solides 4 T t ou tard dans la plupart des domaines on est forc de constater que la premi re repr sentation g om trique fond e sur un r alisme na f des propri t s spatiales implique des convenances plus cach es des lois topologiques moins nettement solidaires des relations m triques imm diatement apparentes bref des liens essentiels plus profonds que les liens de la repr sentation g om trique famili re On sent peu peu le besoin de travailler pour ainsi dire sous l espace au niveau des relations essentielles qui soutiennent et l espace et les ph nom nes La pens e scientifique est alors entra n e vers des constructions plus m taphoriques que r elles vers des espaces de configuration dont l espace sensible n est apr s tout qu un pauvre exemple Bachelard 1938 p 5 5 Pour tre conserv es et transmissibles les connaissances doivent pr senter un format accessible tous leur organisation rationnelle En clair elles doivent tre structur es par des principes
24. ce dans la connaissance des diff rents symboles du moins avec une transformation du but de l action comme s il s agissait d explorer l ensemble du dossier et de franchir toutes les tapes avant d en arriver la phase ultime l laboration du sch ma cin matique Ces diff rentes proc dures refl tent assez clairement des diff rences de statut de prise en compte du probl me par les l ves et plus largement permettent de discuter la question de la compr hension des repr sentations graphiques partir de la th se vygotskienne d une instrumentation du psychisme par ces syst mes et celle du processus l uvre dans ce type d apprentissage Didaskalia n 21 2002 71 Jean Pierre FROMENT 12 ANALYSE ET DISCUSSION DES R SULTATS Le rapport l organisation rationnelle des connaissances constitue le premier aspect de ces r sultats Le choix du sch ma cin matique pour tudier cette question a r pondu notamment un crit re de compl tude il tait possible avec ce sujet de regrouper l ensemble des connaissances telles qu elles sont actuellement enseign es Et donc de pr senter une organisation de ces connaissances qui corresponde cet enseignement Les quatre proc dures caract ristiques mises en relief se distinguent nettement les unes des autres du point de vue des transformations op r es Nulle dans certains cas lorsque les l ves reprennent la lettre la progression suivie a
25. de la fonction technique des m canismes Il devrait en principe conduire un r sultat diff rent de la 76 Didaskalia n 21 2002 Un artefact cognitif l tude simple lecture d un dessin d ensemble sinon quel en serait l int r t Or tel n est pas le cas ici l hypoth se d une meilleure performance en situation exp rimentale ne pouvant tre retenue on devrait tre en mesure de conclure une faible valeur de cet instrument en tant qu artefact cognitif Est ce l outil s miotique lui m me qui est en cause L explication tient elle une m connaissance du Sch ma cin matique en tant que tel Probablement non dans la mesure o les sujets ont su ma triser cet outil du moins au niveau du langage les sch mas cin matiques renseignant parfaitement sur le point de vue adopt par les sujets t moignant de l acquisition de savoirs scolaires sans pour autant que cela se traduise en acquisition d expertise En adoptant une approche m thodologique orient e vers l analyse des protocoles individuels et donc lexplicitation des variations inter sujets etintra sujets on retiendra surtout ici la place essentielle du contexte interne En particulier nous avons vu quel point le test initial a pu influencer le reste De m me on peut penser que l analogie situation exp rimentale situation d enseignement a pr dispos les sujets se placer dans une dynamique d apprentissage plut t que d application ce qui conduit
26. deux traits et une liaison h lico dale l image d une vis susceptible de se d placer dans un crou repr sent e aussi par un petit cylindre dont l enveloppe porte une courbe sinuso dale son axe tant libre Au total le m canisme est compos de six liaisons articulations cinq liaisons pivots et une liaison h lico dale Les symboles sont plac s dans un espace O X y z isomorphe l objet ils sont reli s les uns aux autres pour sch matiser le montage entre les diff rentes parties figure 7 Figure 7 Exemple de sch ma cin matique du s cateur lectronique r sultat obtenu par un l ve copie d cran 60 Didaskalia n 21 2002 Un artefact cognitif l tude Le sch ma pris en exemple r pond au probl me pos il met en vidence les mouvements relatifs entre les ensembles cin matiquement li s du m canisme De l entr e du mouvement droite vers la sortie on retrouve bien laxe moteur qui entra ne l crou lequel transmet un mouvement de rotation la lame mobile par l interm diaire des biellettes Les symboles sont la fois correctement s lectionn s dispos s orient s et reli s les uns aux autres Le sch ma cin matique traduit la fonction technique de la partie op rative du s cateur lectronique bien qu il puisse encore tre compl t d un sixi me l ment en la pr sence d une liaison pivot qui aurait indiqu la sym trie des biellettes visible sur le dessin
27. e c est dire l action interne au produit entre ses constituants choisie par le concepteur dans le cadre d une solution pour assurer des fonctions de service Et ceci dans une perspective autant que possible instrumentale impliquant que les outils graphiques enseign s ne soient pas ramen s de simples formalismes constitu s en objets de savoir acqu rir mais que les l ves puissent les faire fonctionner dans des situations leur donnant du sens Andreucci et al 1996 p 184 En d autres termes il s agirait de rendre compte de la valeur d un instrument particulier en tant qu artefact cognitif 2 LABORATION DE LA PROBL MATIQUE Les graphismes techniques occupent une grande place dans les enseignements technologiques ils ne vont pas sans difficult s Un ouvrage Benielli et al 1996 destin aux professeurs et aux l ves de seconde montre quel point leur diversit est grande Il n est pas sans int r t de consulter les d finitions qu en donnent les auteurs en particulier en ce qui concerne le dessin d ensemble et le sch ma cin matique En accordant au dessin d ensemble un r le essentiel dans la traduction du fonctionnement d un m canisme on s adresse sans nul doute un niveau d expertise d j bien tabli On peut en effet se demander dans quelle mesure les l ves vont pouvoir devant un dessin d ensemble entendu comme mod le expliquer le fonctionnement du m canisme ainsi
28. e la partie inf rieure de la lame mobile sous la forme d une liaison glissi re Chaque proc dure de ce type se caract rise par une forte analogie entre le test initial et le sch ma 2 Dans d autres cas la d marche adopt e est une d marche en apparence de type expert qui supposerait des connaissances acquises rendant inutile la prise en compte de parties annexes telles que la constitution des classes d quivalence le tableau des liaisons les d finitions le catalogue des liaisons la prise en compte du fonctionnement du m canisme animation Elle se caract rise par un plateau une phase continue au niveau du sch ma cin matique En somme la d marche peut tre qualifi e de proc dure pseudo experte Apr s une phase de pr paration consigne 70 Didaskalia n 21 2002 Un artefact cognitif l tude sommaire d finition l acc s se fait directement au niveau de la situation but l activit se d roule ce niveau sans aucun recours d autres l ments En particulier l animation n est jamais intervenue Chaque proc dure de ce type se caract rise galement par une forte analogie entre le test initial et le sch ma Le sch ma cin matique est dans ce cas la traduction de l analyse pr alablement effectu e qui constitue en quelque sorte une forme de connaissance non remise en question 3 Dans d autres cas encore les sujets d composent la t che en tapes successives constituti
29. erch r duire au mieux les obstacles le cas ch ant l analyse des protocoles individuels en aurait rendu compte peu d indicateurs ont t recueillis en cours de d roulement d obstacles ventuels et l exp rimentateur tait pr sent pour y r pondre lorsque cela se pr sentait des sch mas ont bien t r alis s dans la plupart des cas ce qui n aurait pu avoir lieu si de r els obstacles avaient t rencontr s les l ves sont habitu s travailler sur des postes quip s eux aussi de logiciels Il en a r sult par la suite une redondance et non une reconstruction Cela rejoindrait il les observations faites par S r amp Beney 1997 en TP les tudiants s enferment facilement dans des r seaux d actions vitant ventuellement de les piloter par des r seaux conceptuels Ce serait l une fa on assez n gative de conclure si on consid rait que ce qui est en cause ce sont des natures d l ves Il semble plus judicieux de consid rer que la variabilit inter individuelle est la cons quence logique des processus qui g rent la construction des connaissances Didaskalia n 21 2002 73 Jean Pierre FROMENT Au vu de ces r sultats le contexte interne aurait donc un poids bien r el beaucoup plus important en tout cas que celui imagin habituellement dans l enseignement et la planification des situations d apprentissage Dans un cadre assez analogue celui d un enseignement
30. es Cette hypoth se traduit les attentes spontan es des enseignants concern s pour lesquels le transfert de connaissances est la raison d tre des dispositifs de formation A contrario s il n en tait pas ainsi on serait en mesure d avancer des explications L int r t d tudier un tel apprentissage par instruction est en partie de r pondre une alternative ou bien le transfert joue pleinement son r le ou bien il en va autrement Dans le premier cas la capacit d adaptation des situations diversifi es domine alors que l autre cas met l accent sur un m canisme qui viendrait plut t contrarier l acquisition de connaissances La situation exp rimentale permettra de recueillir les protocoles individuels et de s engager dans une approche comparative et clinique Leutenegger 2000 tant sous langle de la perspective th orique propos e par Bastien qu en ce qui concerne l approche cognitive des repr sentations Ehrlich et al 1993 et des instruments contemporains Rabardel 1995 Didaskalia n 21 2002 49 Jean Pierre FROMENT Plusieurs composantes entrent en synergie Avec un certain humour Mendelsohn 1996 propose une recette sous forme d ingr dients combiner une pinc e de th orie de l expertise qui permettra de d crire comment les connaissances expertes et les savoir faire d un sujet bien entra n sont organis s en m moire une dose de th orie des processus d acquisition pour comp
31. es connaissances Et en particulier le contexte interne Bastien 1997 constitu de l exp rience individuelle du sujet du flux des connaissances un moment donn cet appel aux connaissances en m moire par le contexte a pour effet de filtrer et de relativiser en les structurant les donn es de la situation traiter Bastien 1977 p 25 Il en r sulte une organisation fonctionnelle des connaissances qui pr sente plusieurs caract ristiques Un aspect essentiel concerne ce que Bastien nomme le r le des pr curseurs De ce point de vue le test initial a eu certainement un effet beaucoup plus important que celui d une simple valuation l analyse qui a t faite de la typologie inspir e des travaux de Rabardel 1995 concernant la d finition psychologique de la notion d instrument montre quel point le m canisme tudi a fait l objet 72 Didaskalia n 21 2002 Un artefact cognitif l tude de repr sentations tr s solidement ancr es jusqu ses propri t s comme le sugg rent Tijus et al 1996 pour lesquels l approche de la s mantique des actions est avant tout bas e sur une th orie de l objet et des propri t s attribu es C est en fait probablement le r f rent r el mat riel l objet s cateur qui a pris forme ce moment l Le fait d aboutir une conception simpliste du m canisme dans un premier temps a servi de point de d part pour la suite et a conduit un r s
32. exploiter les r sultats classiques dans ce domaine Arak lian 1997 p 10 Il existe notamment des logiciels Didaskalia n 21 2002 75 Jean Pierre FROMENT Dynamic Designer par exemple qui permettent la simulation du fonctionnement des m canismes et l exportation des r sultats sous forme de fichiers d animation de tableaux Excel et de courbes montrant l volution de chacun des param tres dans le temps La nature du d bat a norm ment chang mais ne vit on pas aujourd hui sur un stock de connaissances qui est rest le m me depuis maintenant plus d un si cle Du moins dans l enseignement et c est ce qui pourrait expliquer que la sch matisation cin matique ne soit gu re utilis e dans l industrie 14 CONCLUSION Guider efficacement l apprentissage est bien videmment une pr occupation majeure des enseignants qui ont transmettre des connaissances structur es et organis es par des principes g n raux en termes de programmes r f rentiels chapitres questions traiter et progressions en bref toute une organisation rationnelle des connaissances qui se retrouve dans les situations d apprentissage Mais la structuration qui en r sulte du point de vue des l ves reste une question largement r currente qui ne re oit le plus souvent que des r ponses tout fait partielles Brossard 1999 Aujourd hui par exemple des recommandations sont faites concernant l organisation d une nouvel
33. ff rentes poques Ainsi par exemple au milieu du XIXe si cle vit on un personnage tel que Laboulaye 1848 s offusquer de ce qu en quarante ans dans le domaine de la cin matique on se soit content de copier un travail ancien sans chercher l am liorer travail jug insuffisant con u sans vues scientifiques et ne pouvant servir aucun enseignement rationnel il faisait r f rence un ouvrage au titre vocateur Trait complet de m canique appliqu aux arts contenant l exposition m thodique des th ories et des exp riences les plus utiles pour diriger le choix l invention la construction et l emploi de toutes les esp ces de machines Borgnis 1818 Un peu plus tard au cours de la seconde moiti du XIX si cle on vit merger un ensemble de questions qui devait donner lieu un contre projet quelle est la loi qui doit tre observ e dans le proc d qui sert combiner un m canisme Une telle loi existe t elle ou doit on prendre comme point de d part les r sultats de l invention Dans ce cas le probl me scientifique se r duirait il un proc d descriptif et historique d analyse de r sultats Reuleaux 1877 C est sur le terrain d un v ritable 74 Didaskalia n 21 2002 Un artefact cognitif l tude pari que le d bat a t engag lucider les fondements scientifiques susceptibles de conduire l invention plut t que de s en remettre au g nie des inventeurs
34. hology of human computer interface Cambridge University Press POITOU J P amp CHABOT R 1991 Vers un outil de gestion des connaissances Texte polycopi Aix en Provence CREPCO UA 182 CNRS Universit de Provence POITOU J P 2001 Les formations hommes machines proposition d un cadre th orique In M Grundstein amp M Zacklad Eds Management des connaissances mod les d entreprise et applications Paris Herm s pp 150 180 RABARDEL P 1995 Les hommes et les techniques Paris A Colin REULEAUX F 1877 Cin matique Paris Savy RICHARD J F 1992 Cat gorisation et d veloppement cognitif Paris PUF ROCHEX J Y 1997 L uvre de Vygotski fondements pour une psychologie historico culturelle Revue Fran aise de P dagogie n 120 pp 105 147 S R M G amp BENEY M 1997 Le fonctionnement intellectuel d tudiants pendant la pratique exp rimentale Observation de s ances non pr par es de travaux pratiques de DEUG scientifique Didaskalia n 11 pp 73 100 TIJUS C A POITRENAUD S amp RICHARD J F 1996 Propri t s objets proc dures les r seaux s mantiques d action appliqu s la repr sentation des dispositifs techniques Le Travail Humain vol 59 n 3 pp 209 230 V RIN H 1993 La gloire des ing nieurs L intelligence technique du XVF au XVIII si cle Paris Albin Michel VEZIN L 1993 Sch matisation et acquisition des connaissances Revue fran ai
35. ici lui rendre hommage et dire combien son aide a t pr cieuse tant au plan humain que professionnel Il a mis en uvre toutes les qualit s qui taient les siennes pour parvenir un r sultat qu au d part je n esp rais m me pas y associant son fils Samuel avec lequel il partageait la m me passion Didaskalia n 21 2002 61 Jean Pierre FROMENT Ce bouton envoie la consigne Vers l animation montrant le fonctionnement du s cateur Consultation du catalogue des liaisons m caniques Coloriage des diff rents sous ensembles cin matiques D finition de classe d quivalence cin matique Carte sur laquelle vous r aliserez le sch ma cin matique Explications destin es vous aider dans votre travail Retour la carte sommaire Figure 8 Apr s la consigne une carte sommaire donne l cran la liste des documents disponibles et des tapes possibles L animation montre la transmission des mouvements entre l entr e du m canisme et la sortie Le sujet a la possibilit de mettre en marche ou d arr ter l animation en cliquant sur les boutons appropri s Comme chaque fois il a la possibilit de naviguer sans avoir revenir au sommaire une barre d ic nes est pr vue cet effet Le catalogue donne la d finition des diff rentes liaisons ainsi que la d finition de ce qu est une classe d quiva lence cin matique Le sujet choisit sur une liste barre d
36. ill e des proc dures de commentaires r solution Film des diff rentes tapes d laboration du sch ma Sch mas r alis s 87 l ves de seconde et premi re 32 l ves de premi re choisis en de lyc e qui suivent un enseignement fonction du test technologique Tableau 1 Planification et caract ristiques du dispositif exp rimental Ces deux situations pr sentent la fois une diff rence lune fait appel des capacit s g n rales l autre des connaissances sp cifiques et une analogie analyse du fonctionnement d un m me objet technique Mais c est tout un ensemble d l ments int gr s la situation exp rimentale qui va permettre de nous orienter en direction de la psychologie cognitive 48 Didaskalia n 21 2002 Un artefact cognitif l tude Le principe consiste apporter en m me temps que le probl me un ensemble de donn es caract ristiques du domaine en respectant les d compositions telles qu elles figurent dans les situations d apprentissage C est l aspect rationnel qui pr sente la fois des d finitions et des t ches plus simples comme la constitution des classes d quivalence cin matique L espace du probl me englobe alors des l ments de diff rente nature pouvant tre organis s par les sujets en fonction des proc dures qu ils adopteront aspect fonctionnel pour apporter la solution La situation exp rimentale regroupe et met disposition les moyen
37. in matique a t le suivant figure 10 Didaskalia n 21 2002 65 Jean Pierre FROMENT Sch ma cin matique D finition classes quiv Catalogue des liaisons Classes et liaisons Animation du s cateur Table des mati res Consigne Phases Dur e des phases Temps mn Temps total nb de s quences Pr paration Sch ma cin matique Pr paration Sch ma 6 mn 10 mn 16 mn 11 s quences Prise en compte de la situation but durant un temps assez long Trois liaisons sont successivement mises en place dans l or dre pivot glissi re ponctuelle Elles sont respectivement en relation avec le mouvement moteur de rotation la translation de la partie inf rieure de la lame la g chette Un trac rudimentaire relie ponctuelle et pivot la lame est port e proximit de la glis si re Figure 10 Proc dure mise en uvre dans le premier cas pour r aliser le sch ma La prise en compte de la situation but intervient d s le d but le mode d emploi est soigneusement tudi L exploration semble alors se poursuivre au niveau de l animation et des classes d quivalence en m me temps que d bute le sch ma avec un premier symbole 66 Didaskalia n 21 2002 Un artefact cognitif l tude Figure 11 Sch ma cin matique produit dans le premier cas Le sch ma est succinct figure 11 il semble vouloir indiquer seulement l existence de la g chette en relation avec l
38. lac dans l axe vertical le sch ma montre clairement de quoi il s agit jusque dans le d tail de la g chette permettant la commande du moteur Ce sch ma pr sente un contraste entre la pr ci sion de certains d tails lame fixe lame mobile forme du corps et l interpr tation du m canisme lui m me Figure 6 Production graphique de type interpr tation Ce m canisme n a rien voir avec le dessin d ensemble mais il pourrait fonctionner Dans l ensemble les solutions apport es rel vent d interpr tations diff rents niveaux Il peut s agir du trac lui m me ou d une nouvelle laboration Tout se passe comme si le sujet se laissait entra ner soit par une lecture erron e soit par un exc s d originalit Dans le premier cas certains contours de pi ces ont t interpr t s comme des courroies dans le second cas comme ici figure 6 c est plus nettement une solution originale qui a t propos e la place d une analyse N anmoins ces r ponses se caract risent bien par une interpr tation Entre la fonction th oriquement d volue au dessin d ensemble montrer le fonctionnement d un m canisme et ces r sultats les carts sont grands ce qui incite en faire l analyse en r f rence la d finition psychologique de la notion d instrument la fois artefact mat riel ou symbolique et sch mes d utilisation associ s pour les sujets un artefact s enrichit des situations d actio
39. le option technologique en seconde initiation aux sciences de l ing nieur sous la forme d un d coupage du processus d apprentissage en deux temps lun consacr des activit s d l ves dans le cadre de t ches prescrites voulant privil gier une d marche inductive l autre r serv des activit s du professeur uvrant la structuration des connaissances les activit s pratiques occupent 2 3 du temps le 1 3 restant tant r serv des activit s de synth se pour structurer les connaissances et faire merger les concepts Bulletin Officiel de l ducation nationale hors s rie n 6 du 31 ao t 2000 p 6 Il s agit l d une vision pour le moins fort discutable du processus d apprentissage si on ne tient pas compte du r le essentiel de la r solution de probl mes Bastien amp Richard 1995 c est dire de l apprentissage par l action c est la r solution de probl mes qui fixe les buts active les pr curseurs et finalement structure la connaissance Bastien 1997 p 50 La transformation qui s op re de la structure pr sente au sein des activit s en une organisation dite fonctionnelle si elle rend compte de l apprentissage par enseignement n est pas simple guider efficacement Nous en avons eu un exemple particuli rement significatif Si la sch matisation cin matique fait partie int grante des savoirs enseign s c est en tant que langage consacr l analyse
40. liaisons est indiqu e Le doute qui pourrait subsister quant la pi ce qui relie crou et lame mobile est lev dans le cadre de la verbalisation Figure 5 Production graphique de type r solution Rares sont les cas pour lesquels le probl me peut tre consid r comme enti rement r solu Une certaine latitude est laiss e quant au degr de pr cision entre une analyse envers laquelle rien ne serait ajouter et une forme qui s en approche il existe certes des nuances qui rel vent d une plus ou moins grande habilet et qui ont leur importance mais dont on peut consid rer ce niveau qu elles entrent l une et l autre dans la m me cat gorie Les diff rentes productions de cette cat gorie fournissent une explication du m canisme au moins en ce qui concerne le principe et l organisation des diff rentes parties entre elles Didaskalia n 21 2002 55 Jean Pierre FROMENT 5 4 Type 4 interpr tation Ce type de r ponse se caract rise par des solutions originales mais qui s cartent des donn es et donc du dessin de d finition figure 6 Les solutions propos es sont de nature diff rente certaines pourraient tre adopt es dans un esprit d tude de projet D autres semblent relever d une compr hension erron e du dessin donnant lieu une interpr tation particuli re C est un m canisme original qui est propos il s agit d un syst me manivelle actionn par le moteur p
41. n ayant un r le essentiel dans le m canisme Le dessin d ensemble constituerait ainsi une sorte d pure indiquant les propri t s essentielles de l objet un s cateur actionn par un mouvement rotatif le reste tant plus incertain Les diff rents traits l ments et symboles qui constituent le dessin n ayant pas tous le m me statut certains tant moins vidents que d autres c est ce qui a pu inciter des l ves faire preuve de plus ou moins d imagination dans l interpr tation Ce serait par exemple le cas lorsque le trait de contour d une pi ce est pris pour une courroie Ou encore lorsque la forme carr e qui figure l crou central est analys e comme une sorte de bo te noire enfermant un m canisme dont certains sujets peuvent penser que le but de l activit est d imaginer ce qu il pourrait tre ce qui donne des r ponses de type pignon roue dent e ou cardan Si cela devait se confirmer et comme le sugg re par ailleurs Rabardel on verrait quel point des langages s miotiques ne sont pas seulement des instruments de la connaissance des instruments cognitifs mais des instruments psychologiques qui m diatisent la relation du sujet avec lui m me et avec les autres Ici l action du sujet semble se d rouler sur deux plans discriminer les l ments qui peuvent l tre sans faute pour le reste imaginer comment pourrait fonctionner cet objet si particulier qui ne ressemble en rien un s cateur man
42. n o il a t ins r circonstanciellement 56 Didaskalia n 21 2002 Un artefact cognitif l tude singuli rement en tant que moyen de leur action Rabardel 1995 p 119 Or pr cis ment on peut penser que l exp rience acquise par les l ves du point de vue de la fonction attribu e au dessin d ensemble est encore faible dans la mesure o ils sont concern s par une progression qui les am nent d abord des activit s d analyse et de description rep rer les diff rents l ments en pr sence dans un dessin isoler une pi ce d un ensemble se repr senter d une certaine mani re les diff rentes pi ces qui constituent le m canisme Distinguer et discriminer en quelque sorte mais pas toujours et en tout cas pas seulement analyser le fonctionnement du m canisme Avec quelles cons quences Quels en sont les effets sur l activit du sujet question que pose Rabardel 1995 Peut on consid rer que l artefact instrumentalis de cette mani re structure la t che des sujets en posant de nouveaux probl mes comme le sugg re Payne 1991 Compte tenu de ce qui vient d tre dit si on consid re que c est l analyse et la discrimination des diff rentes pi ces qui lemportent toutes n ont pas le m me relief si les lames du s cateur se distinguent nettement ce n est pas le cas de la partie d nomm e crou qui ressemble si peu l image que l on s en fait habituellement tout e
43. ns le domaine de la cin matique au cours de la premi re ann e voire des deux premi res ann es de lyc e dans le cadre des options technologiques Elles font l objet de plusieurs modules d enseignement cours et travaux dirig s organis s en une progression relativement stabilis e rep rer les diff rents sous ensembles qui constituent un m canisme tablir des classes d quivalence cin matique tablir le tableau des liaisons en utilisant le langage iconique tablir un graphe interpr ter ou r aliser un sch ma cin matique La question qui se pose est de savoir comment cet ensemble de connaissances est utilis si par exemple la progression mise en uvre par le ma tre sera assimil e une proc dure chez les l ves d butants et ceci en fonction de leur niveau d expertise du point de vue de l analyse de la fonction technique de la partie op rative du s cateur On peut consid rer que la base technologique ainsi constitu e par tout cet ensemble est compl te du point de vue des savoirs enseign s Elle offre en plus a solution au probl me avec l animation l cran Tout est en place pour satisfaire l hypoth se d une volution dans l tude de la fonction technique Cette hypoth se est renforc e par le caract re formatif de la situation propos e le sch ma pouvant tre produit au terme d une d marche susceptible d aider sa r alisation d marche qui prendrait alors appui sur la documentation
44. on des classes d quivalence cin matique en ayant recours l animation d finition des liaisons entre les classes en ayant recours au catalogue des liaisons puis laboration du sch ma Cette d marche reprend la progression p dagogique elle correspond en somme une proc dure d apprentissage Cette proc dure est plus ouverte que les pr c dentes certains obtiennent ainsi de bons r sultats d autres pas du tout en raison soit d erreurs dans l tablissement des liaisons soit tout simplement d interruption plus ou moins franche du travail comme si ce qui avait t fait permettait de remplir le contrat formel au sens d un TP d une certaine dur e Pour ces derniers l laboration du sch ma cin matique constituant la derni re phase d une proc dure qui peut se r v ler laborieuse en reste parfois une simple tentative 4 Dans d autre cas enfin c est la situation elle m me qui semble guider le sujet l image de ce qu on ram nerait en fouillant dans un sac sans trop savoir quoi y chercher donnant lieu une approche peu rationnelle une proc dure empirique Les sujets se trouvent devant une base de connaissances explorable de multiples fa ons le sommaire lui m me constitue des ancres qui permettent d acc der des d finitions et des illustrations ainsi qu des exercices partiels En particulier le temps pass consulter les d finitions peut tre mis en relation sinon avec une caren
45. on s attendait ici ce que les l ves r visent et modifient leurs repr sentations initiales la faveur d un changement cons quent de linstrumentation il n en a rien t pour la plupart Mais on ne s est pas demand jusqu maintenant si l instrument permettait ce changement de point de vue outil s miotique ad hoc en est on si s r N y a t il pas l s interroger sur un plan pist mologique Ne pourrait il pas y avoir un obstacle au sens de Bachelard et pr sence d une culture de premier aspect non questionn e comme l exprime Fabre Et si l obstacle est dit pist mologique c est que les repr sentations d l ves ne sont interpr tables qu partir d une grille de lecture historique qui les r f re aux h sitations et aux erreurs des scientifiques eux m mes dans la construction du savoir Fabre 1977 p 52 En somme ce langage occupe t il toujours une place fondamentale dans le champ des connaissances scientifique et technologique ou bien subsiste t il du seul fait qu il soit au programme 13 LA VALEUR DE CES CONNAISSANCES D UN POINT DE VUE PIST MOLOGIQUE Les bases de la cin matique en tant que discipline d enseignement rel vent en grande partie de connaissances accumul es au fil du temps L essor de la cin matique s est fait au travers de d bats le plus souvent vifs et passionn s dont on retrouve les traces dans les ouvrages qui traitent de cette science di
46. ont progressivement constitu es A Lame mobile parties fixes et peti tes pi ces de liaison B Vis d entrainement C Biellettes et ses deux axes D Petites pi ces de fixation de la lame mobile aux biellettes E Lame fixe F crou central 68 Didaskalia n 21 2002 Un artefact cognitif l tude Liaisons Plusieurs liaisons sont d finies entre les classes pr c dentes dans l or dre pivot entre A amp E pivot entre A amp B glissi re entre B amp F glissi re h licoldale entre C amp F Dans la toute derni re partie une modification est apport e La lame fixe est plac e avec les biellettes ce qui r duit le nom bre de classes cinq Sch ma Le sch ma se fait en pla ant la suite quatre liaisons dans le sens en tr e du mouvement vers sortie h lico dale glissi re h lico dale et pivot sur un axe diff rent La lame est situ e c t du pivot l ensemble fixe indiqu proximit de l entr e Figure 13 Proc dure mise en uvre dans le second cas pour r aliser le sch ma La proc dure suivie est celle enseign e elle correspond un sujet novice L essentiel du temps est consacr aux classes d quivalence et aux liaisons Le sch ma cin matique sch ma 14 en est l application ceci pr s de l erreur dans le choix du premier symbole h lico dal pour pivot Une autre erreur de d signation des lames a t faite pratiquement depuis le d but Autres particularit
47. phique sous les deux formes dessin et sch ma La question qui se pose est alors la suivante dans un contexte d enseignement le formalisme du sch ma cin matique a t il Valeur d artefact cognitif 3 CADRE TH ORIQUE ET EXP RIMENTAL Dans le but d essayer de comprendre ce que sont nos connaissances Bastien 1997 distingue deux cadres d apprentissage par induction ou par enseignement Alors que l essentiel des travaux concernant l apprentissage en psychologie cognitive porte sur l apprentissage par induction c est dire sur des situations dans lesquelles le contenu apprendre n est pas explicitement donn au sujet l int r t de recourir l apprentissage par enseignement tient au fait qu une bonne partie de l activit cognitive est li e des acquisitions de ce type et que dans beaucoup de situations la capacit d accomplir une t che d pend de Didaskalia n 21 2002 47 Jean Pierre FROMENT mani re critique de l environnement et des artefacts que la soci t a cr s Norman 1993 C est avec l hypoth se suivante formul e par Bastien que les choses se pr cisent apprendre par enseignement consiste transformer l organisation rationnelle des connaissances apprendre en une organisation fonctionnelle la transformation s effectuant au moyen de la r solution de probl mes Bastien 1997 p 49 La perspective th orique qui consiste poser l acquisition des connaissances
48. r un terrain l poque encore bien en friche la synth se cin matique Plusieurs ouvrages scientifiques et techniques et ce sur une longue p riode expriment une adh sion pleine et enti re parfois formul e avec lyrisme la d finition avanc e par Amp re Reuleaux pour ne prendre que cet exemple s y est r f r en ces termes Vers 1830 il se produit dans l enseignement des m canismes une r volution d une importance d autant plus consid rable que les bases philosophiques du nouveau syst me taient le r sultat d un examen critique approfondi Ce fut l uvre du grand physicien Amp re essai sur la philosophie des sciences Cette science devait par la suite aider d finir la machine non pas comme on l a fait ordinairement un instrument l aide duquel on peut changer la direction et l intensit d une force mais comme un instrument l aide duquel on peut changer la direction et la vitesse d un mouvement donn Reuleaux 1877 p 22 Si la cin matique r pond la d finition qu en donnait Amp re en 1834 d finition laquelle tant de travaux se sont fait l cho par la suite est ce bien l toujours ce qui est enseigner du point de vue de la formation initiale avec les concepts et les m thodes qui en ont r sult De fait actuellement le domaine de l tude des m canismes et des machines est en plein d veloppement parce que les outils de calcul modernes permettent de bien
49. remi re explication peut tre recherch e dans la d marche d laboration du sch ma Pour l essentiel l effectif qui ne s inscrit pas dans le sens de l hypoth se se partage en deux groupes d effectifs respectifs 6 et 11 Une description pr cise des diff rentes strat gies est n cessaire c est ce que nous allons voir en prenant appui sur quelques cas 10 TUDE CLINIQUE COMPL MENTAIRE Cette tude a t faite pour l ensemble des sujets concern s mais dans le cadre de cet article seulement deux cas seront tudi s pris dans chacune des deux cat gories distinctes simplification et approximation On s int ressera en particulier l organisation des connaissances et aux proc dures adopt es par les sujets 64 Didaskalia n 21 2002 Un artefact cognitif l tude 10 1 tude d un premier cas maintien d une m me forme de simplification ne ne Figure 9 Dessin du m canisme l ve de 1 STI lectrotechnique Ce dessin figure 9 dont nous avons d j parl pr sente une vision simplifi e du m canisme c est l action directe sur la g chette qui entra ne la fermeture de la lame mobile Les fl ches indiquent bien le mouvement produit en appuyant sur la g chette cela procure un d placement vers le haut et la barre de liaison est anim e d un mouvement de bascule qui provoque la fermeture de la lame mobile Le d roulement de la proc dure mise en uvre pour le sch ma c
50. rendre comment ce m me sujet a pu passer du stade de novice celui d expert une mesure pleine de th orie de l intervention pour modifier le cours de ces processus et en am liorer le fonctionnement Ce quoi il convient d ajouter le d veloppement historique li l invention et l accumulation dans la m moire sociale de techniques intellectuelles et d instruments psychologiques Rochex ibid Ces l ments viendront pour une part du moins alimenter la discussion 4 DESCRIPTION DU TEST INITIAL L objet technique est un s cateur lectronique la diff rence du s cateur usuel c est un syst me Il se pr sente sous la forme d un corps en mati re moul e int grant un m canisme lectro m canique reli une batterie portative et un dispositif lectronique C est un syst me automatis dans la mesure o il se d compose en une partie commande traitement de l information et une partie op rative ex cution des op rations Plus pr cis ment c est un syst me asservi qui permet d obtenir l action voulue sur la mati re d uvre sarments de vignes branches de vergers Le test initial porte sur l tude du dessin d ensemble qui repr sente sous plusieurs vues la partie op rative de cet objet avec la nomenclature des pi ces figure 2 L tude propos e est une analyse de la fonction technique c est dire de l action entre les constituants La t che prescrite consiste trouver un moyen
51. repr sent Un exemple permettra d introduire le sujet Bien que fort diff rent de l objet technique retenu pour l exp rimentation il pr sente la fois une illustration des difficult s qui peuvent tre rencontr es dans l analyse de la cin matique partir du dessin et une ouverture sur l histoire des sciences et des techniques Il s agit d un syst me de pompe dont Hill 1997 fait tat partir du grand livre des machines d al Jazari tabli Digar Bakr en 1206 figure 1 Aujourd hui 800 ans plus tard on retrouve le m me principe dans un type de scie sauteuse commercialis par ailleurs enseign au lyc e ce qui montre quel point les modes de pens e font l objet d un d veloppement historique li l invention et l accumulation dans la Didaskalia n 21 2002 45 Jean Pierre FROMENT m moire sociale de techniques intellectuelles et d instruments psychologiques comme le sugg re Rochex 1997 ou encore V rin 1993 Tuyaux de refoulement Valve de refoulement A USE Valve d aspiration E 7 Cylindres Bielle Roue dent c horizontale Ce m canisme de pompe l invention de la pompe piston est attribu e Ct sibios au III si cle avant J C Laurier 1995 est constitu d une roue aubes entra nant par engre nage une roue horizontale qui actionne simultan ment deux pompes l une d aspiration l autre de refoulement par l interm di
52. s cognitive functions is possible To this end two leaning situations focusing on the same problem but through two different media technical drawing and kinematic diagram were compared Results question the cognitive efficiency habitually attributed to kinematic diagrams Key words semiotic instrument cognitives sciences epistemology kinematic Resumen Los objetos y los mecanismos tienen gran importancia en la ense anza tecnol gica El estudio de su funcionamiento supone el aprendizaje de diferentes herramientas de modelizaci n La pregunta planteada trata de establecer cu les condiciones te ricas y metodol gicas hay que tomar en cuenta para valorar un lenguaje t cnico desde el punto de vista de su funci n cognitiva El dispositivo experimental efect a una comparaci n entre dos situaciones que abordan un problema id ntico pero tratado bajo dos ngulos diferentes dibujo t cnico y esquema cinem tico Las conclusiones tienden a explicar en que funci n cognitiva atribuida por naturaleza a la herramienta gr fica estudiada es deficiente Palabras claves instrumento semi tico ciencias cognitivas epistemolog a cinem tica 1 INTRODUCTION Les objets fabriqu s et les m canismes plus ou moins complexes du point de vue de leur fonctionnement sont tr s pr sents dans les enseignements caract re technologique lls constituent autant d artefacts au sens anthropologique du terme qui s offrent la connai
53. s utilis s dans les tapes traditionnelles d apprentissage du sch ma cin matique pour autant ce n est ni un multim dia au sens d une combinaison de textes de dessins de sons d animations et d l ments vid ographiques ni un TP classique troitement guid par un polycopi que la litt rature anglo saxonne qualifie parfois de cookbook labwork Il s agirait plut t d un fonds de connaissances ensemble d l ments susceptible d tre organis dans des relations telles que chacun concourt au fonctionnement et la signification des autres Poitou amp Chabot 1991 C est par ailleurs la tendance que l enseignement voudrait voir se d velopper amener les l ves exploiter une base d informations structur es qui puisse prendre des formes diverses Jourdan 1996 La prise en compte des variations intra individuelles se rapporte hypoth se suivante les sujets r aliseront au cours de la seconde phase une production de meilleure qualit intrins que que le test initial du fait d une recomposition de l activit lors du changement d instrument Cette hypoth se est fond e sur la finalit analogue des t ches r aliser d autant qu elles portent sur le m me objet et que les l ves poursuivent entre temps leurs apprentissages notamment en ce qui concerne l tude des parties op ratives et en particulier le sch ma cin matique comme outil propre faciliter l analyse fonctionnelle des m canism
54. se de P dagogie n 77 pp 71 78 VYGOTSKY L S 1934 La m thode exp rimentale en psychologie In B Schneuwly amp J P Bronckart Dir Vygotsky aujourd hui Paris Delachaux et Niestl pp 39 47 Cet article a t re u le 15 05 2000 et accept le 20 05 01 80 Didaskalia n 21 2002
55. simple et efficace pour bien montrer le fonctionnement du m canisme Cette consigne est assortie du commentaire suivant comme tout dessin d ensemble celui ci indique la forme de chacune des pi ces jusqu aux plus petits d tails mais en lui m me il ne rend pas bien compte du fonctionnement il s agit donc de trouver un moyen pour bien montrer comment a marche quel est le fonctionnement de ce m canisme Quel moyen Un dessin un croquis main lev e qui sera compl t d explications Caverni 1988 50 Didaskalia n 21 2002 Un artefact cognitif l tude B B 1 2 13 seu ement EE NY TA F P EOUN LLELLU CET Q am am ALT ane ie de Rondene a lil comsoa Tous ENTE corpa inferieur Moule Vis F 90 H3 14 RepINbr Designation Observations F2 Vis CHe M6 16 A istop EE Coupille V l EE a SECATEUR Ada ee 4 Palier ELECTRONIQUE pits Figure 2 Dessin d ensemble de la partie op rative du s cateur lectronique ici l chelle 1 3 Cette reproduction du dessin d ensemble une chelle beaucoup plus r duite qu en r alit n a qu une valeur indicative plusieurs d tails n apparaissant pas Ceci simplement pour montrer quelques aspects du signifiant auquel il a t fait appel Les professeurs ont l habitude de dire que l activit de lecture de dessins est le plus souvent difficile premi re vue le dessin para t assez simple les pi ces ne sont pas tr s nombre
56. sous cet angle constitue d s lors un cadre de recherche op rationnalisable Le dispositif adopt se propose de mettre en sc ne ces deux types d organisation des connaissances pour rendre compte du processus de transformation travers l analyse de protocoles individuels Cette phase exp rimentale sera pr c d e d une situation initiale test consistant d crire le fonctionnement d un m canisme partir du dessin d ensemble sans autres l ments Le niveau d expertise qui en d coulera sera d autant plus pertinent que c est ce m me probl me qui sera repris dans le cadre de l exp rimentation et que l ensemble des productions pourra tre class en cat gories bien distinctes Analyse de la fonction technique d un m canisme 1 Situation de test initial 2 Situation exp rimentale Description Dessin d ensemble format A3 de la Situation construite sur ordinateur partie op rative d un s cateur lectroni r alis e avec le langage HyperTalk que avec la nomenclature des pi ces Dessin d ensemble T ches Expliquer le fonctionnement du m ca R aliser le sch ma cin matique nisme en partant du dessin d ensemble l cran Pour ce faire les sujets r aliser un croquis ou un sch ma disposent du dessin d ensemble et main lev e en compl tant avec d un programme donnant acc s une explication orale un ensemble de documents Observables Productions graphiques et Chronique d ta
57. ssance L initiation des l ves l utilisation des outils et mod les associ s l tude de ces objets et syst mes fait partie des objectifs vis s par l enseignement de la technologie au lyc e d s la classe de seconde Ils se trouvent en bonne place dans les programmes les objectifs les recommandations les manuels En introduction un ouvrage de m canique industrielle l invitation est claire l enseignement de la m canique se doit de d velopper chez les l ves l aptitude conduire avec rigueur l laboration et le traitement de mod les associ s la r alit physique Ballereau et al 1994 p 11 44 Didaskalia n 21 2002 Un artefact cognitif l tude Ces substituts abstraits int grent alors des hypoth ses r ductrices et un contrat de communication Lebeaume 1999 II s agit l d artefacts cognitifs comme le d finit Norman c est dire d outils artificiels con us pour conserver exposer et traiter l information dans le but de satisfaire une fonction repr sentationnelle Norman 1993 p 18 L action de l homme est m diatis e par des syst mes de signes que Vygotski 1934 a d sign s sous le terme d instruments psychologiques tels que le langage les sch mas les diagrammes les cartes les plans etc socialement labor s et socialement transmis On s int ressera en particulier aux graphismes susceptibles de traduire la fonction technique d un m canism
58. sujets disposent simplement du dessin d ensemble chelle 1 format A3 de feuilles crayons et d une gomme Une pr sence discr te durant le d roulement a permis d intervenir nouveau pour rappeler la consigne lorsque le besoin s en est fait sentir 5 TYPOLOGIE DES R PONSES AU TEST INITIAL ET PREMI RES ANALYSES L ensemble des r ponses recueillies dessins et verbalisations a fait l objet d examens attentifs en vue de constituer une typologie Quatre types bien distincts ont ainsi t rep r s Elle est exhaustive en ce sens qu un premier classement a t op r par deux personnes diff rentes avec un degr d accord important et que les cas de d saccord ont t r solus par une d cision commune sans qu il ait t besoin d une cinqui me cat gorie plus h t roclite 5 1 Type 1 simplification Tout se passe comme si le m canisme tait ramen un objet mieux connu le s cateur manuel figure 3 Les sujets expriment une relation directe entre la pression sur la g chette et le mouvement de la lame sans se pr occuper du reste ce qui n est pas sans rappeler les r sultats de Lafontaine et al 1990 pour des probl mes d hydrodynamique avec le raisonnement local conduisant certains sujets restreindre les effets des actions produites l endroit o on agit ou proximit imm diate Le sch ma montre la g chette et la lame mobile reli es par une pi ce interm diaire Ces trois l ments
59. tentes quant l apparence et au fonctionnement de l objet pour sectionner un rameau c est la force du poignet qui est en cause il s agirait l en somme d une modalit de capture cologique des propri t s de l objet Bideaud amp Houd 1989 Houd 1992 tributaire des contraintes contextuelles physiques et sociales L objet s cateur manuel constituerait ainsi un prototype marqu par des corr lats d attributs descriptifs fonctionnels positionnels Dans le second cas le m canisme n a plus rien voir il se caract rise tout autrement un instrument assist pour tailler au del des conditions habituelles en exploitation agricole d une technologie sophistiqu e etc Des nuances sont apparues elles semblent indiquer la fois des diff rences d approches et une homog n isation assez forte quant au r sultat En effet certains vont droit au but sans marquer d h sitation d autres rel vent des contradictions entre les mouvements qui r sultent de la solution envisag e d autres encore s interrogent sur la pr sence du moteur Les verbalisations contribuent aux contrastes mais jamais au point de remettre en question le type d analyse effectu En r sum c est bien la simplification qui para t caract riser ce groupe c est autour d un r f rent simplifi que les sujets ont trait le probl me 5 2 Type 2 approximation Ce qui semble pouvoir caract riser ce type de r ponses c
60. u cours de leur apprentissage manifeste mais inadapt e dans le cas d une proc dure pseudo experte en perte de rep res lorsqu elle devient empirique judicieuse et pourtant vou e l chec lorsqu elle se fait proc dure altern e Ces diff rentes proc dures refl tent assez clairement des diff rences dans la prise en compte du probl me par les l ves Alors que l objectif vis tait la mise en uvre d un instrument s miotique dans une situation lui donnant du sens ce qui para t l emporter c est la dimension exercices t ches et travaux d ex cution Ce qui incite vraiment s interroger sur l organisation fonctionnelle des connaissances qui en a r sult Des similitudes intra individuelles aussi nettes entre des productions de nature pourtant bien diff rentes lecture de dessin sch matisation cin matique ne peuvent se comprendre sans faire appel des connaissances m moris es des heuristiques d j construites Le ph nom ne r siste au del de ce que nous avions pu imaginer En particulier la s quence d animation du m canisme n a le plus souvent rien fait voluer tout se passant comme si les sujets s en tenaient leur premier niveau d analyse m me apr s avoir eu connaissance de la solution du probl me sous la forme d une simulation du fonctionnement La faible efficience que l on pourrait de ce fait attribuer au sch ma cin matique peut s expliquer par le caract re contextualis d
61. uel Didaskalia n 21 2002 57 Jean Pierre FROMENT 6 R SULTATS PR LIMINAIRES POND RATION DES CAT GORIES Le test initial a t propos au cours de l ann e 1997 1998 un effectif de 87 l ves de seconde et de premi re de lyc e suivant un enseignement technologique En seconde il s agissait de l option TSA Technologie des Syst mes Automatis s en premi re soit de l option technologie industrielle dans la fili re scientifique S OTI soit de la fili re sciences et technologies industrielles STI option lectrotechnique Au total cet effectif a concern quatre classes deux de seconde et deux de premi re l ge des l ves allant de 15 18 ans Un premier classement de ces r sultats a t effectu os A RE a a s e ef fu De Tableau 2 R partition des effectifs en fonction des diff rents types d analyse du dessin technique Avec seulement 12 6 peu d l ves ont r solu le probl me de mani re satisfaisante 39 1 ont proc d par approximation et pr s d un tiers par simplification La part de l interpr tation n est pas non plus n gligeable Ces premiers r sultats indiquent une r elle difficult analyser un dessin d ensemble du point de vue de la fonction technique du m canisme repr sent On peut se demander maintenant ce qu il en est par niveau de formation tableau 3 Typologie Serao ls R solution D Total l ves de 43 seconde 32 k i i a N
62. ultat identique concernant la t che que les sujets se sont donn e du point de vue de la phase exp rimentale C est particuli rement net aussi avec les sujets qui ont d abord proc d par approximation En d autres termes tout s est pass comme si la t che prescrite qui consistait tablir le sch ma cin matique conduisait adapter cet outil au probl me trait pr alablement avec le dessin d ensemble et non r soudre le probl me sur de nouvelles bases avec un outil s miotique ad hoc Nous serions alors tent s de conclure en la faible valeur de cet artefact cognitif du moins dans les conditions pr sentes Mais les conditions de cette exp rimentation sont elles exceptionnelles Elles se sont limit es associer quelques semaines d intervalle le dessin technique et le sch ma cin matique d un m canisme ce qui est relativement fr quent N anmoins entre ces deux situations les l ments qui ont chang sont nombreux la m diation informatique absente dans la situation initiale est massivement pr sente dans la seconde On pourrait alors formuler l objection suivante passer d un dessin d ensemble unique instrument graphique un duo dessin d ensemble amp logiciel de sch ma cin matique n introduit il pas des obstacles trop divers et difficilement appr ciables pour donner place une interpr tation pr tention objective Le risque est faible pour plusieurs raisons la conception du logiciel a ch
63. unes aux autres de mani re plus ou moins vidente Pour ce qui est du fonctionnement du m canisme un questionnement compl mentaire est la plupart du temps n cessaire Dans tous les cas ce qui est indiqu r v le une analyse imparfaite du fonctionnement du m canisme partir des travaux de Rabardel 1995 deux interpr tations peuvent tre avanc es La premi re tient au concept de repr sentation pr existante Il y aurait r utilisation par les sujets de repr sentations d actions construites a l occasion de t ches tr s diff rentes du type obtention de l effet direct comme avec une perceuse ou une visseuse c est la rotation du moteur qui produit l effet voulu sans qu il y ait transformation de la nature du mouvement La seconde interpr tation tient une incompl tude de la repr sentation qui peut rev tir deux acceptions La premi re d signe ce qui n est pas encore labor chez un sujet d butant et qui est destin progressivement dispara tre c est dire une vision sommaire peu fond e sur l analyse Plusieurs indications convergent dans ce sens Les sch mas produits relient l entr e du mouvement et la sortie non pas tant pour expliquer le m canisme de transformation mais pour signifier qu il existe quelque chose entre les deux entit s mais que le dessin se r v lerait insuffisant qualifier avec pr cision M me dans le cas o les sujets font part de certaines contradictions dans les explic
64. uses les lames le corps de l appareil sont bien visibles ce qui l est moins c est la partie centrale la correspondance des vues est n cessaire pour discriminer certaines pi ces notamment la vis d entra nement et les biellettes Sur la vue de face en effet ces deux parties se confondent dans la mesure o elles sont dans le m me prolongement et ceci d autant plus que le rep re des biellettes n y figure pas La vue de dessus coupe AA apporte la solution encore faut il s y r f rer en cours d analyse Ce qui peut galement pr ter confusion c est la position centrale de la g chette dans le dessin alors qu elle occupe une place secondaire dans la cha ne cin matique C est la raison pour laquelle elle fait l objet d un encart pr cisant sa fonction attirant ainsi l attention sur le fait que le s cateur est muni d un moteur comme cela est indiqu sur la vue de face et illustr par une fl che indiquant le mouvement de rotation au niveau du palier Les r ponses sont demand es sous la forme d une production graphique main lev e et de commentaires verbalisations cons cutives Le test se d roule au cours de s ances de travaux dirig s de technologie Didaskalia n 21 2002 51 Jean Pierre FROMENT en passations individuelles d une dur e de 15 mn environ Dans la plupart des cas une verbalisation pr alable est sollicit e pour s assurer que la consigne a bien t comprise Les

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