Navigation – Plan du site

AccueilNuméros2VariaQuelle caractérisation de la vari...

Varia

Quelle caractérisation de la variété des produits d’une activité de conception ?

Which characterization of the variety of products arising from an activity of conception?
Welche Charakterisierung der Produktvielfalt in einer Konzeptionsaktivität ?
¿Qué caracterización de la variedad de los productos de una actividad de concepción ?
Erica De Vries
p. 215-234

Résumés

Cet article propose un cadre conceptuel pour analyser des productions d’élèves en situation de conception dans l’enseignement de technologie. L’espace des possibles est décliné en termes de trois variétés de solutions envisageables, de formats de représentation employés et de champs notionnels évoqués. Le cadre conceptuel est illustré au moyen de la « tâche du gérant » et de ses solutions, produites par un professeur de lycée professionnel, des étudiants en sciences de l’éducation et des élèves de lycée professionnel.

Haut de page

Texte intégral

Introduction

1L’éducation technologique, comme discipline d’action et de raisonnement, réserve une large place aux activités de conception. Les programmes français, par exemple, prescrivent un scénario de réalisation sur projet (MEN, 1997, 2008) en tant que situation professionnelle ou pratique sociale de référence (Martinand, 1981). Ces situations de conception peuvent permettre aux élèves de s’approprier et de déployer les notions clés de la technologie. La question se pose de savoir si la spécificité de la technologie amène aussi à concevoir des méthodes d’évaluation propres à la discipline. En définitive, une évaluation du degré d’acquisition des notions, telles que pratiquées lors de contrôles de connaissances dans des disciplines à savoirs énonçables cumulatifs, est peu pertinente du point de vue de la technologie (Lebeaume, 2004). Cette tension est bien formulée par Middleton « La réconciliation entre les besoins d’évaluation authentique dans les programmes d’éducation technologique contemporains avec les demandes pour des pratiques d’évaluation réglées est un challenge important pour tous les éducateurs en éducation technologique. » (2004, p. 6, trad. Lebeaume). Avec cet enjeu en arrière-fond, nous proposons d’explorer le lien entre les produits concrets (textes et plans) d’une activité de conception et les champs notionnels mis en jeu. En guise d’analyse a priori, nous construisons un cadre conceptuel, puis nous l’exemplifions à l’aide d’un corpus existant de données.

1. Proposition de cadre conceptuel

2Vérillon et Rabardel (1995) remarquent que dans l’enseignement des sciences, la visée épistémique des disciplines scientifiques coïncide avec la visée des situations d’apprentissage. La démarche d’investigation en sciences, dans sa quête de vérité, y est prise comme pratique de référence. Selon ces auteurs, faire correspondre les visées de la discipline et celles de son enseignement implique, en technologie, de cibler l’action plutôt que les connaissances sur le monde. Ainsi, dans l’éducation technologique, la conception, dans sa quête d’utilité, est prise comme pratique sociale de référence. Dans les deux cas, la construction de séquences d’enseignement – de scénarios – revient à assurer des parallèles entre l’activité de l’expert – le chercheur ou l’ingénieur par exemple – et celle de l’élève. Comme dans toute modélisation, et à défaut de pouvoir reproduire une situation identique à la situation professionnelle, il s’agit de procéder à une sélection des aspects à prendre en compte. En d’autres mots, il s’agit d’identifier les propriétés typiques de la pratique de référence qui permettront d’assurer un certain degré de fidélité du scénario à la pratique professionnelle.

1.1. La « design cognition »

3L’étude de la conception connaît une longue histoire, de la première conférence sur ses méthodes (Jones & Thornley, 1963), à travers la reconnaissance en tant qu’activité cognitive (Goel & Pirolli, 1992 ; Simon, 1969), aux travaux récents qui en décrivent, de plus en plus en détail, les aspects collaboratifs et représentationnels (Lebahar, 2007 ; Visser, 2006). Invoquons d’abord les nombreux travaux sur les processus de conception faisant appel à la psychologie cognitive (Akin, 2001 ; Cross, 2001), et plus particulièrement à la théorie de la résolution de problèmes formulée par Newell et Simon (1972). À l’origine, ce paradigme a été construit à partir de l’étude de tâches de type « puzzle ». L’application à la conception a mené à la prise en compte de deux différences : les problèmes de conception sont dits mal structurés (Simon, 1973) et leur résolution nécessite des connaissances du domaine en jeu (Goel & Pirolli, 1992). Il nous importe ici de dégager les propriétés typiques caractérisant la famille d’activités de conception, c’est-à-dire les propriétés qui permettront d’identifier des membres plus ou moins typiques relevant de cette famille, et de distinguer cette famille d’autres familles d’activités, comme par exemple l’activité diagnostique (voir aussi la notion de generic design, Goel & Pirolli, 1992). Selon une description épurée, une activité de conception revient à « la formulation d’un plan d’un artefact qui satisfera un besoin » (De Vries, 1994). Cette définition contient les trois propriétés typiques que nous retenons dans notre modélisation : la conception est une activité de construction (et non d’identification ou de calcul), dont la finalité est l’utilité, et qui se réalise à travers des représentations externes dues à la séparation temporelle entre la spécification et la réalisation de l’artefact. Les deux aspects de la construction et de la représentation sont indissociables : une solution est représentée au cours de sa construction et construite au cours de sa représentation (De Vries, 2006).

4Les produits de l’activité sont, pour la science, des « faits scientifiques », et pour la technologie des « artefacts techniques » (Latour, 2001), ou, en amont de la fabrication, la spécification, au moyen de représentations externes, de l’artefact. Cette différence n’est pas sans conséquence pour une appréciation de la valeur d’un produit, puisqu’en technologie, il existe – en principe – une multitude de solutions possibles pour un problème donné. Un des amendements à apporter à la théorie de la résolution de problèmes est donc de désigner, à la place d’un état final unique, une zone de satisfaction pouvant contenir plusieurs solutions envisageables (Middleton, 2004). Il y a impossibilité de principe à la désignation d’une solution unique de référence.

1.2. La conception comme tâche cognitive distribuée

5Si la théorie de la résolution de problèmes a été fructueuse pour alimenter les connaissances scientifiques sur l’activité de conception, nous constatons qu’elle comporte un deuxième biais. En effet, la psychologie computationnelle focalise de façon quasi-exclusive sur les représentations internes – sur le traitement de symboles stockés en mémoire interne – alors que, dans l’activité de conception, les représentations externes – plans, croquis, schémas, graphiques, dessins, maquettes sur support externe – jouent un rôle prépondérant. La conception serait mieux conceptualisée comme une « tâche cognitive distribuée » (Zhang & Norman, 1994), c’est-à-dire que l’on doit prendre en compte la nécessaire interdépendance des représentations internes et externes. De nombreux points de vue, plus ou moins nuancés, existent sur cette distinction entre représentations internes et externes et son rôle dans la cognition. Visser (2006), par rapport aux activités de conception, les résume en deux camps : ceux qui adhèrent à la perspective du Symbolic Information Processing (SIP) et ceux qui soulignent le caractère situé de la cognition, ou approche de la Situativity (SIT), et elle en examine les conséquences pour la recherche sur la conception. Nous ne retraçons pas ici le débat, mais nous focalisons sur une distinction cruciale le plus souvent occultée : les représentations internes relèvent d’une perspective dyadique alors que les représentations externes relèvent d’une perspective triadique (De Vries, Demetriadis, Ainsworth, 2009). En d’autres mots, les représentations internes computationnelles ne sont pas sujettes à l’interprétation par l’individu (Duval, 1995 ; Rastier, 1996) – le symbole interne fonctionne comme pointeur univoque – alors que les représentations externes n’existent qu’en vertu de l’interprétation par l’individu. Dans la perspective peircienne, par exemple, une inscription, une marque, un son, une odeur ne tiennent lieu de quelque chose pour quelqu’un qu’en vertu de quelque troisième, c’est-à-dire en fonction d’un contexte, d’une tradition, et des expériences passées de l’individu.

1.3. Systèmes de représentation réglés versus graphismes à interprétation libre

6Une solution peut être exprimée au moyen d’un système de représentation transversal (texte, dessin figuratif, etc.) et/ou au contraire spécialisé (dessin technique, schéma électrique, etc.). Ainsi, la spécification de l’objet nécessite la mise en correspondance de systèmes multiples de signifiants plus ou moins réglés. Si Rabardel et Weill-Fassina (1992) soulignent l’importance, dans le domaine de la conception, du triple point de vue fonctionnel, sémiologique et cognitif, la dénomination des graphismes semble rester problématique. Ce sont des « objets sémiotiques », des « figurations graphiques », ou encore « des représentations externes qui figurent (portray), remplacent (stand for) et transmettent des représentations mentales concernant un monde réel ou virtuel, présent ou absent » (Rabardel & Weill-Fassina, 1992, p. 216). Notons que la distinction dyadique-triadique s’efface lorsque les membres d’une communauté, comme c’est le cas à l’intérieur d’une discipline, conviennent, le temps de leur interaction, d’attribuer la même signification aux inscriptions, c’est-à-dire adoptent un jeu d’associations identiques (ou code) entre le graphique et le conceptuel (cas de la monosémie, Bertin, 1967). En définitive, les experts ont appris à écarter toute interprétation alternative d’une même inscription ; ils ne « voient » que le contenu (Zhang et Norman, 1994). Le chimiste n’étudie que la structure de la molécule, non le diagramme de structure (Kozma et al., 2000) ; et le mathématicien manipule la fonction linéaire indépendamment de son apparence dans un registre sémiotique donné (Duval, 1995). La conception est à ce titre une activité particulière, puisqu’elle s’appuie simultanément sur des systèmes de signifiants réglés – les interprétations de tous les utilisateurs concordent, elles suivent un code établi comme pour le dessin technique – et sur des significations attribuées librement aux graphismes (cas de la polysémie [Bertin, 1967], voir aussi le rôle de l’ambiguïté en conception, [Hisarciklilar & Boujut, 2009]). Même lorsque l’on parle « d’instruments sémiotiques » (Vérillon & Rabardel, 1995), s’il s’agit bien d’entités qui permettent l’objectivation (pour soi), l’expression (pour autrui), et le traitement intentionnel (voir aussi Duval, 1995), il n’y a pas de prise de position claire quant à leur caractère monosémique-dyadique ou polysémique-triadique.

1.4. Diversité des productions élèves et champs notionnels

7Si nous nous fondons sur la design cognition, nous voulons éviter les deux pièges, celle de l’unicité de la solution et celle de la monosémicité de la représentation. À défaut de pouvoir évaluer par rapport à une solution de référence, nous développons une démarche pour, en quelque sorte, « cartographier » la diversité des productions d’élèves. Une production d’élève sera vue comme un triple choix, suivant les trois propriétés identifiées plus haut, de solution construite, de point de vue sur l’utilité, et de représentation. Pour satisfaire à l’exigence, en contexte scolaire, d’évaluation par l’enseignant et, en contexte de laboratoire, de généralisation par le chercheur, la démarche a pour objectif d’étudier la variété dans les productions d’élèves par rapport à la mobilisation de notions liées à la technologie.

8Nous nous fondons sur la distinction de trois champs notionnels que font Rabardel et Vérillon (1987) et Rabardel (1989) dans le dessin technique : la géométrie, la technologie, ainsi que le code. Les concepts de la géométrie permettent de penser les formes des objets représentés dans un dessin. Les concepts de la technologie permettent de penser les caractéristiques de la matière, les mouvements relatifs des pièces constituantes, et les fonctions des formes liées à la fabrication, l’utilisation, l’entretien, etc. Enfin, le code, dans le dessin technique, s’articule avec les deux précédents champs notionnels ; il consiste en un système d’associations entre les deux plans des signifiants et des signifiés. Dans la présente étude nous considérons, plus largement que le code, les moyens de représentation déployés, qu’il s’agisse de systèmes de représentation normés ou de graphismes à interprétation libre.

2. Une tâche de conception et ses solutions rationnelles

9Dans ce travail, nous avons repris la tâche de Boekholt décrite dans sa thèse de doctorat (1984). L’auteur, enseignant-chercheur en Bouwkunde (ingénierie) à l’université de Technologie d’Eindhoven jusqu’à sa retraite en 2001, l’avait conçue en tant qu’introduction à la conception pour ses étudiants. Boekholt n’a pas effectué d’étude systématique des solutions élaborées par ses étudiants ; son argumentaire autour de cette tâche s’appuie sur une analyse a priori fondée sur son expérience professionnelle et sur le paradigme de Newell et Simon (1972). En vertu des caractéristiques de la conception que nous avons soulignées, cette tâche nous paraît pertinente. Les répercussions de notre démarche seront discutées dans la dernière section de cet article.

2.1. Le problème « du gérant »

10Voici l’énoncé adapté du problème du gérant proposé par Boekholt et les dessins associés (figure 1).

11Énoncé [adaptation] : Vous êtes gérant d’un nouvel immeuble pour étudiants et vous devez décider de l’aménagement des chambres. Voici dans la figure ci-jointe le plan des chambres avec leurs dimensions (210 sur 270 cm). Par ailleurs, le mobilier acheté pour chaque chambre a les dimensions suivantes : un lit de 90 sur 210 cm, un bureau de 60 sur 120 cm avec une chaise, une armoire de 60 sur 90 cm. Proposez trois aménagements différents.

Figure 1. La chambre et le mobilier du problème du gérant (Boekholt, 1984)

Figure 1. La chambre et le mobilier du problème du gérant (Boekholt, 1984)

12Selon Boekholt, l’énoncé produit dans un premier temps une réaction de condescendance chez ses étudiants. Le problème paraît simple et la résolution ne va pas poser beaucoup de problèmes. Ce n’est qu’au bout de quelques tentatives rapides que le problème capte l’attention des étudiants. Même si une analyse rationnelle est antinomique pour un problème de conception, Boekholt l’a fait en traitant le problème comme un problème de type « puzzle » à solution prédéterminée. En l’occurrence, on ne considère alors que les dimensions données et l’encombrement des meubles sur le sol, et l’on aboutit ainsi à l’espace de recherche. La figure 2 montre quelques états identifiés par Boekholt comme agencements courants.

Figure 2. Solutions issues de l’analyse rationnelle (Boekholt, 1984)

Figure 2. Solutions issues de l’analyse rationnelle (Boekholt, 1984)

© 1984, Boekholt (droits réservés)

13En effet, Boekholt a précisément conçu le problème pour que ces agencements courants soient problématiques : impossibilité d’ouvrir l’armoire, lit sous la fenêtre, obstruction de la porte. Lorsque les étudiants ont produit quelques-unes de ces « mauvaises » solutions, Boekholt ouvre le problème en autorisant une remise en cause des données du départ. Les étudiants proposent alors d’autres solutions : agrandir la pièce, changer les meubles, mettre le lit en hauteur.

14Si le problème du gérant est un problème a priori simple, presque de type « puzzle », nous le qualifions néanmoins de tâche relevant de la conception sur les trois traits distinctifs identifiés plus haut :

  • construction d’une diversité de solutions : le problème ne connaît pas de solution correcte unique que l’on pourrait rechercher ou calculer, mais seulement des solutions plus ou moins adaptées en fonction des contraintes prises en compte ;

  • recherche de l’utilité en évoquant une variété de fonctions : la solution proposée doit répondre à des besoins qui ne sont pas d’emblée explicités : fabrication, utilisation, maintenance, recyclage. En l’occurrence, les notions appelées appartiennent aux connaissances communes : des besoins relatifs aux études, au repos et au rangement seront évoqués. Nous les qualifions de notions « technologiques » dans la mesure où elles concernent les fonctions étudiées des agencements projetés ;

  • multiplicité de représentations : la définition, l’expression et le remaniement d’aménagements envisagés impliquent le recours à des systèmes de signifiants (textes, schémas, dessins 2D ou 3D, maquettes 2D ou 3D). L’utilisation de systèmes de représentation normés n’est pas nécessaire pour ce problème.

2.2. Solutions rationnelles d’un professeur de lycée professionnel

15Selon Newell et Simon, observant un individu motivé confronté à un problème, nous étudions un comportement intentionnellement rationnel. Si le comportement est exactement ce qui est demandé, alors nous apprenons quelque chose sur les caractéristiques de la situation. Si le comportement s’écarte du cheminement rationnel, alors nous apprenons quelque chose sur les caractéristiques de l’individu, sur la nature du système interne de traitement limitant sa performance (Newell & Simon, 1972). Nous avons récolté des solutions auprès d’un professeur de lycée professionnel, qui après examen, s’avèrent s’apparenter beaucoup aux solutions attendues de l’analyse rationnelle.

Figure 3. Aménagements rationnels proposés par un professeur de TMPMI

Figure 3. Aménagements rationnels proposés par un professeur de TMPMI

16La figure 3 montre quatre solutions produites à l’intérieur de l’espace donné par l’énoncé. Elles sont exprimées au moyen de dessins schématiques. Le professeur n’a pas fait de dessins figuratifs et il n’a pas non plus utilisé un système de signifiants technique professionnel. Il s’appuie sur le papier quadrillé pour respecter les dimensions de la pièce et des meubles. Un minimum d’indications relatives à l’usage de la pièce est donné, un cercle pour le tabouret, un quart de cercle pour l’ouverture de la porte.

17Le commentaire écrit du même professeur mentionne les avantages et les inconvénients ayant trait à l’utilisation : accès à la porte et à la fenêtre, nécessité de la lumière sur le bureau et de l’espace pour circuler. D’autres aspects sont absents de son texte, tels que l’espace pour s’asseoir, l’ouverture aisée de l’armoire, le ménage et l’entretien, la convivialité.

3. Le cadre conceptuel exemplifié

18À présent, nous procédons à l’analyse, à la lumière du cadre conceptuel élaboré, d’un corpus existant. Il ne s’agit pas d’une mise à l’épreuve, ou d’une recherche expérimentale à proprement parler. En effet, le paradigme dominant de la psychologie computationnelle comporte un troisième biais, celui-ci méthodologique, que nous décrivons au moyen des deux concepts d’affordance et de vicariance. Chaque environnement ou objet offre un ensemble de potentialités d’action, ou affordances (Gibson, 1979), pour un individu donné. Chaque individu dispose d’un ensemble de processus vicariants (Reuchlin, 1987) permettant une réponse adaptée à une situation donnée. Les différences individuelles observées sont expliquées par des différences entre individus et entre situations dans la hiérarchie d’évocabilité des processus. Ohlmann (2006) met les deux concepts en relation, il procède de l’observation que la méthode expérimentale vise la plupart du temps une seule combinaison affordance-vicariance. L’objectif est alors d’étudier la variabilité interindividuelle intra-situation (deux groupes d’individus résolvent un même problème) ou la variabilité intra-individuelle inter-situation (un même groupe d’individus résout deux problèmes). Certains travaux nécessitent néanmoins de sortir de cette emprise expérimentale pour dresser le catalogue des démarches observées (Ohlmann, 2006). Pour répertorier la diversité des démarches, nous analysons un corpus existant de productions réalisées pour le même énoncé par deux publics différents : 16 étudiants en sciences de l’éducation (M1) et 37 élèves d’un lycée professionnel (Terminale des métiers de la production mécanique informatisée [TMPMI] et électrotechnique [2el1]). Les productions ont été récoltées lors d’une séance de cours habituel à l’université et au lycée respectivement. Le problème était présenté par l’auteur du présent article et les élèves/étudiants pouvaient utiliser le matériel de leur choix (papier quadrillé, crayon, stylos, règle, gomme, ciseau, colle, etc.). Rappelons que la visée n’est pas de tester des hypothèses par rapport aux différences entre ces deux groupes, ni de généraliser par rapport aux variables qui les définissent, mais bien d’étudier l’espace des possibles. À ce titre, le corpus est intéressant parce que différents niveaux de différentes variables (âge, sexe, enseignement, orientation, etc.) sont présents.

3.1. Analyse des textes descriptifs

19Les étudiants en sciences de l’éducation font des textes descriptifs assez élaborés. Ces textes décrivent les solutions et mentionnent entre deux et sept fonctions avec une moyenne de 3,5 fonctions. Les élèves de lycée professionnel écrivent vraiment très peu. Ils rédigent entre zéro et cinq fonctions avec une moyenne de 1,6 fonctions. La différence entre ces deux publics n’est probablement pas une différence au niveau du nombre de fonctions considérées lors du processus de conception, mais une différence au niveau de leurs capacités d’expression langagière.

20Les besoins à satisfaire ou fonctions à remplir pour une chambre d’étudiant ne font pas partie de l’énoncé du problème. Comme pour un problème de conception complexe, une première phase de structuration du problème doit aboutir à un cahier des charges plus précis énonçant les fonctions à remplir. Le tableau 1 montre, pour les deux publics, la fréquence de chacune des huit fonctions énoncées dans les textes produits. Les trois premières fonctions peuvent être considérées comme le minimum requis pour une chambre d’étudiant : l’accès, la circulation et le travail. Ensuite viennent pour les étudiants en sciences de l’éducation, le rangement et le repos, et pour les élèves de lycée professionnel, le repos et l’habitabilité. Ces derniers génèrent des besoins rarement explicités tels que « gérer la fumée de cigarette » ou « que voit une personne qui entre dans la chambre ». Deux besoins qui viennent en dernier sont la convivialité et l’entretien.

Tableau 1. Besoins évoqués dans les commentaires textuels

Besoin/Fonction

Étudiants sciences de l’éducation

Élèves lycée professionnel

Accès

100 %

24 %

Travail

94 %

32 %

Circulation

88 %

38 %

Rangement

56 %

16 %

Repos

38 %

19 %

Habitabilité

19 %

22 %

Convivialité

13 %

8 %

Entretien

13 %

3 %

3.2. Analyse globale des dessins

21Au niveau des dessins, les étudiants en sciences de l’éducation font des dessins de type schématique, 100 % de leurs dessins sont en deux dimensions (2D), 50 % des dessins sont à l’échelle, et 100 % matériellement possibles. Ces deux dernières données signifient que même si les proportions (entre la taille de la pièce et celle des meubles) ne sont pas respectées, les solutions proposées peuvent se réaliser avec la pièce et les meubles de l’énoncé. Les dessins exagèrent l’espace laissé libre lorsque l’on place les meubles dans la pièce, comme indiqué sur le plan (les meubles sont proportionnellement dessinés plus petit par rapport à la pièce). Par contre, 38 % des solutions comporteraient, si elles étaient réalisées, des problèmes d’utilisation. Ce pourcentage atteint 63 % pour les dessins à l’échelle, et est seulement de 13 % pour les dessins qui ne sont pas à l’échelle. Nous le prenons comme une première indication que les deux préoccupations de la technologie (l’utilisation) et de la géométrie peuvent entrer en conflit.

22Pour les élèves de lycée professionnel, les dessins sont parfois de type figuratif, parfois de type schématique, et parfois répondent à un système de signifiants réglé. Les dessins ne sont qu’à 35 % en deux dimensions. En effet, 27 % des élèves construisent une solution en faisant un dessin en trois dimensions, et 35 % font un mélange des deux, parfois même dans un seul dessin. 28 % des dessins pour ces élèves sont à l’échelle et 75 % sont matériellement possibles. Nous faisons la même interprétation que pour les étudiants : la reproduction à l’échelle semble une contrainte moins importante que la faisabilité matérielle. Pour les élèves de lycée professionnel, 50 % des solutions comporteraient des problèmes d’utilisation si elles étaient réalisées, mais aucun des dessins en deux dimensions et à l’échelle n’en comporterait, contre 62 % des dessins qui ne respectent pas l’échelle. La relation semble ainsi inversée chez ce public, les deux préoccupations de la technologie (de l’utilisation) et de la géométrie vont ensemble.

3.3. Les champs notionnels mis en jeu

23Les plans articulent les trois champs notionnels de la technologie, de la géométrie et de la représentation. Or, pour le novice, il est possible qu’un champ de contraintes domine les autres. Nous ne pouvons prendre pour matériaux que ce que les dessins témoignent de l’investissement des trois champs. Nous analysons dans cette section des dessins qui semblent être le résultat de la primauté d’un champ sur les deux autres.

3.3.1. Dominante géométrique

24Nous avions formulé une critique de cette tâche du gérant : elle peut être prise comme un jeu de construction, comme un défi qui consiste simplement à imbriquer des volumes les uns dans les autres. Nous avons recherché des dessins qui relèvent d’une telle démarche, et qui négligent alors presque toute considération par rapport à l’utilisation future (technologie) ou à la façon dont la solution est exprimée (représentation). Nous en présentons un exemple pour chaque type de public.

Figure 4. Solutions privilégiant la géométrie (étudiant en sciences de l’éducation)

Figure 4. Solutions privilégiant la géométrie (étudiant en sciences de l’éducation)

25La figure 4 montre les trois solutions présentées par un étudiant en sciences de l’éducation. Ces dessins sont à l’échelle et respectent les dimensions de la pièce et des meubles et en cela révèlent une attention à l’aspect géométrique. Par contre, les trois solutions présentent des problèmes d’utilisation évidents : obstruction de la porte de la pièce ou de l’armoire, manque d’espace pour s’asseoir au bureau, lit sous la fenêtre. Par ailleurs, le système de signifiants déployé est minimaliste, de simples traits sans grande précision et sans astuce. Le champ géométrique semble bien avoir pris le dessus sur le champ technologique et représentationnel.

26La figure 5 montre une solution produite par un élève de lycée professionnel. Il s’agit d’un dessin en trois dimensions à peu près à l’échelle. La pièce et les meubles sont devenus des volumes (parallélépipèdes) à l’exception du tabouret. La solution comporte peu d’indications sur son utilisation (excepté le tabouret et la poignée de l’armoire), et elle présenterait des problèmes d’ouverture de la porte et d’espace pour s’asseoir au bureau si elle était réalisée avec les dimensions de l’énoncé. On peut noter un certain soin apporté à la représentation externe construite, en trois dimensions, mais cela a posé des difficultés à l’élève. Ainsi, nous constatons que l’armoire se trouve soit suspendue en l’air, soit à l’extérieur de la pièce.

Figure 5. Solution privilégiant la géométrie (élève de lycée professionnel)

Figure 5. Solution privilégiant la géométrie (élève de lycée professionnel)

3.3.2. Dominante technologique

27Privilégier la technologie nécessite une projection vers l’usage prévu de l’objet une fois créé. Cette projection est surtout présente dans les textes explicatifs, les dessins étant plus appropriés pour exprimer les aspects géométriques. Nous avons néanmoins tenté d’identifier l’usage prévu de la chambre dans les dessins. En voici deux exemples, leur choix étant, en partie, guidé par l’exclusion des deux autres champs notionnels, celui de la géométrie et celui de la représentation.

Figure 6. Solutions privilégiant l’utilisation (étudiant de sciences de l’éducation)

Figure 6. Solutions privilégiant l’utilisation (étudiant de sciences de l’éducation)

28La figure 6, par exemple, montre des dessins en deux dimensions, qui ne sont pas à l’échelle, et dont l’orientation reproduit approximativement celle de l’énoncé. Si la démarche rationnelle dicte une reproduction de la pièce en rectangle, l’étudiant ayant produit ces dessins a dessiné la pièce en biais (en losange). Cette reproduction de la configuration de l’énoncé rend peu probable le respect de l’échelle et le système de signifiants paraît n’être d’aucune importance. Le manque d’attention portée à ces deux champs nous fait penser que la personne a exclusivement considéré l’usage. En effet, en exagérant la place laissée entre les meubles, le problème se trouve transformé. Contrairement aux solutions issues de l’analyse rationnelle, ces chambres seraient presque habitables.

Figure 7. Solutions privilégiant l’utilisation (élève de lycée professionnel)

Figure 7. Solutions privilégiant l’utilisation (élève de lycée professionnel)

29L’exemple d’un élève de lycée professionnel est plus flagrant encore (figure 7). Nous retrouvons la même insouciance des données géométriques du problème et, bien que l’élève ait fait un effort pour reproduire les meubles en trois dimensions dans la pièce, il n’a pas tenté de conversion (Duval, 1995) de la représentation présente dans l’énoncé vers une représentation plus avantageuse. L’élève a surtout recherché des agencements agréables à vivre, les dimensions données ne paraissent pas faire partie du problème, l’énoncé se trouve transformé en un problème d’ameublement sans contraintes dimensionnelles.

3.3.3. Dominante représentationnelle

30Analyser les modes de signification utilisés exige d’étudier les dessins en tant que représentation. Nos exemples ont été choisis parmi ceux qui n’ont pris en compte que de façon sommaire les données géométriques (les dimensions) et les données fonctionnelles (les détails indiquant l’usage).

Figure 8. Solutions privilégiant la représentation (étudiant en sciences de l’éducation)

Figure 8. Solutions privilégiant la représentation (étudiant en sciences de l’éducation)

31La figure 8 montre les trois solutions proposées par un étudiant en sciences de l’éducation. Nous remarquons un soin particulier porté au système de signifiants, les surfaces occupées par les meubles sont hachurées de différentes couleurs, la clé est présente dans une légende : l’armoire en vert, le lit en rose, et le bureau en rouge. Outre ces noms de meubles, il n’y a aucune indication de leur utilisation ; les aspects technologiques sont implicites ou ne sont pas considérés. Par ailleurs, la représentation n’est pas à l’échelle, le dessin s’approche davantage d’une proportion habituelle entre taille de la pièce et taille des meubles (néglige les données géométriques). Ainsi, pour cet étudiant, c’est comme si la représentation avait pris le dessus sur le problème géométrique et technologique.

Figure 9. Solution privilégiant la représentation (élève de lycée professionnel)

Figure 9. Solution privilégiant la représentation (élève de lycée professionnel)

32La figure 9 montre le dessin produit par le seul élève de lycée professionnel ayant utilisé des cotations. Un tel dessin ne comporte pas d’indications, au moyen de la figuration, de l’utilisation projetée. Dans l’exemple, les meubles sont alignés, ce n’est pas un agencement d’usage prototypique, et sa réalisation comporterait des problèmes d’utilisation (difficultés pour l’entretien). Concernant les aspects géométriques, le dessin comporte des erreurs au niveau de l’échelle et du calcul. La largeur totale des trois meubles dans le fond de la pièce égale 300 cm (90 + 90 + 120). Cette largeur dépasse de beaucoup la largeur de la pièce de 210 cm du côté de la porte (comparez le haut et le bas du plan). Remarquons enfin que lorsque deux meubles se touchent (ou qu’un meuble longe un mur), chacun est bien identifié ; deux traits, au lieu d’un, représentent la séparation.

3.4. Un « designer » en devenir

33Rappelons que Boekholt créait volontairement les données de l’énoncé pour que le problème soit insoluble d’après des considérations courantes provenant de nos connaissances communes. Pour trouver une réelle solution qui réponde aux besoins d’accès et de circulation, de repos, travail, et rangement, et de la convivialité, le concepteur doit procéder à une remise en cause des données du départ. Boekholt introduisait ce relâchement au bout d’un certain temps de travail de ses étudiants. Nous avons trouvé un exemple parmi les élèves de lycée professionnel ayant procédé ainsi dès le début du travail sur l’énoncé. Au lieu de produire trois solutions, cet élève a produit trois vues, une vue de dessus, une vue de droite et une vue en perspective de sa solution (figure 10). Investiguons l’articulation des trois champs notionnels pour ces dessins.

Figure 10. Remise en cause des données du problème (élève de lycée professionnel)

Figure 10. Remise en cause des données du problème (élève de lycée professionnel)

34Sur le plan de la technologie, l’élève a retenu les besoins à satisfaire, ou fonctions à réaliser, et non pas les solutions matérielles proposées dans l’énoncé. En d’autres mots, d’une solution matérielle – un lit – il est remonté dans la hiérarchie d’abstraction (De Vries, 1994, De Vries & de Jong, 1999) pour aller vers une fonction – dormir – puis ensuite redescendu au niveau d’une solution matérielle alternative – un lit escamotable en hauteur. Il a procédé ainsi pour les trois fonctions dormir, étudier, ranger, correspondant aux trois solutions matérielles proposées : lit, bureau, armoire. Dans la solution proposée, le lit se trouve donc en hauteur, le bureau est dans une alcôve sur la façade, l’armoire est encastrée dans le mur. Toute la surface de la pièce est ainsi libérée pour circuler. L’élève a procédé à une restructuration du problème et une véritable remise en cause des données.

35Sur le plan de la géométrie, si les dessins ne sont pas précis au niveau des aspects spatiaux, les proportions paraissent à peu près bien respectées, il s’agit de croquis véhiculant l’idée principale de l’agencement proposé. Sur le plan de la représentation, il s’agit de deux vues en deux dimensions et un dessin en perspective. Plusieurs systèmes de signifiants sont en service. La vue de dessus est plutôt schématique, la vue en perspective est plutôt figurative (cf. les arbres vus par la fenêtre), la vue de droite contient des indications techniques, presque comme un plan d’assemblage.

4. Discussion

36Nous avons proposé un cadre conceptuel articulant trois triplets : les propriétés typiques de la conception (construction, utilité, représentations externes), les champs notionnels évoqués (géométrie, technologie, représentation), et les biais identifiés (unicité de la solution, monosémicité de la représentation, couplage affordance-vicariance). Ils ont fonctionné comme autant d’hypothèses de travail dans la caractérisation de la variété des produits d’une activité de conception pour un problème donné. En guise de conclusion, nous discuterons des répercussions de nos choix et nous donnerons quelques pistes de recherche ainsi que des implications pour la formation des enseignants de technologie.

37Quelles sont les répercussions du choix de la tâche du gérant à partir de l’identification des trois propriétés typiques de la famille des activités de conception ? D’un côté, la tâche sollicite des connaissances communes : pour proposer un agencement, l’on doit faire référence à l’utilité des pièces et des meubles dans la vie de tous les jours. Pour certains individus, la réalité semble même prendre le dessus : des plans de véritables chambres sont produits, même si c’est au détriment du respect des données géométriques. D’un autre côté, on peut dire que, si le problème suscite des activités qui relèvent de la conception pour certains, d’autres le traitent davantage comme un problème de type « puzzle ». En effet, nous reconnaissons le côté artificiel de l’énoncé – de telles dimensions ne seraient pas rencontrées dans la réalité – renforçant le caractère « casse-tête ». Or, pour nous, c’est bien l’ambiguïté du problème du gérant qui a permis d’observer la variété des productions, objectif du présent article. Dans le but d’étendre ce travail, de futures recherches pourraient adopter la même approche avec d’autres scénarios – soulignant d’autres aspects de la conception, comme par exemple la collaboration, l’innovation – et d’autres publics. Le répertoire des démarches possibles s’en trouvera enrichi. Par ailleurs, la notion de vicariance nous amène à penser que tous les individus peuvent avoir une démarche de conception. Il s’agirait alors d’étudier les caractéristiques de la tâche et/ou de la situation susceptibles de changer l’ordre des démarches dans la hiérarchie d’évocabilité pour différents individus.

38Quels sont les avantages et les inconvénients de la déclinaison de la variété, dans les textes et les dessins, en termes de mobilisation des trois champs notionnels de la géométrie, de la technologie, et de la représentation ? Ces trois champs fournissent une grille de lecture à entrées multiples ; ils permettent différents points de vue sur les productions à la manière des différentes coupes que l’on peut effectuer sur un objet (cf. le cylindre vu de côté comme un rectangle ou comme un cercle). Les représentations externes produites sont ainsi vues comme des productions multidimensionnelles. En même temps, cette déclinaison est problématique du fait de l’interdépendance des champs – les deux champs de la géométrie et de la technologie sont exprimés à travers le troisième, celui de la représentation – et de la part importante de l’interprétation du chercheur. Or, dans une optique de recherche, la démarche s’est avérée quantifiable (Géronimi, 2009). Ne serait-ce que pour favoriser une prise de conscience, non seulement de la variété de principe, mais de l’interdépendance des points de vue et de sa propre part dans l’interprétation des productions élèves, une analyse, telle que nous l’avons effectuée, nous paraît un exercice de valeur dans la formation des enseignants de la discipline.

39Enfin, par rapport au troisième triplet, celui des biais identifiés, nous focalisons sur la déformation qui consiste en l’amalgame entre représentations internes et externes, entre monosémie et polysémie, entre dénotation et interprétation. Dans les travaux français, le qualificatif « sémiotique » est utilisé davantage pour désigner les systèmes de signifiants réglés, monosémiques, et légitimés (DiSessa, 2004) au détriment des formes d’expression spontanées polysémiques. Une formation dédiée aux différentes formes d’instruments sémiotiques pourrait être de grande valeur pour les futurs enseignants de la discipline. Parallèlement, l’accent est davantage mis, dans la recherche, sur la compréhension des graphismes, que sur leur construction. Surmonter les deux obstacles implique une analyse des produits concrets de la conception (textes, dessins, maquettes) dans une perspective peircienne. En d’autres mots, les représentations externes doivent être vues alternativement pour ce qu’elles représentent, pour la façon dont elles représentent, et aussi en fonction du point de vue adopté. Enfin, si nous n’avons pas abordé, dans cet article, l’incidence de l’essor des techniques de visualisation informatique sur les capacités des individus à interpréter et à construire des représentations graphiques, des travaux récents (Buty & Peterfalvi, 2009, et De Vries, 2010) nous font penser que la recherche concernant leur rôle dans l’enseignement et dans les apprentissages devra se développer.

L’auteur remercie les enseignants du lycée professionnel Françoise Dolto, Le Fontanil Cornillon (Isère), pour leur précieuse collaboration, ainsi que Christian Dépret et Lucile Vadcard du laboratoire des sciences de l’éducation, université de Grenoble, pour leur relecture minutieuse.

Haut de page

Bibliographie

AKIN O. (2001). Variants in design cognition. In C. Eastman, M. McCracken, & W. Newstetter (éd.) Knowing and learning: cognition in design education, Amsterdam: Elsevier, p. 105-124.

BERTIN J. (1967). La Sémiologie graphique. Paris : Mouton.

BOEKHOLT J.-T. (1984). Bouwkundig ontwerpen : Een beschrijving van de structuur van bouwkundige ontwerpprocessen. Thèse de doctorat, Université de technologie d’Eindhoven (Pays-Bas).

BUTY C. & PETERFALVI B. (éd.) (2009). Représentations graphiques dans l’enseignement scientifique et technologique. Aster, n° 48.

CROSS N. (2001). Design cognition : results from protocol and other empirical studies of design activity. In C. Eastman, M. McCracken & W. Newstetter (éd.), Design knowing and learning: cognition in design education. Amsterdam: Elsevier, p. 79-103.

DE VRIES E. (1994). Structuring information for design problem solving. Thèse de doctorat, Université de technologie d’Eindhoven (Pays-Bas).

DE VRIES E. (2006). Students’ construction of external representation in design-based learning situations. Learning and Instruction, 16, p. 213-227.

DE VRIES E. (2010). Convention, ou le partage de l’arbitraire. In J. Baillé (éd.), Du mot au concept : Convention, Grenoble : Presses universitaires de Grenoble, p. 113-134.

DE VRIES E. & DE JONG T. (1999). The design and evaluation of hypertext structures for supporting design problem solving. Instructional Science, 3-4, p. 285-302.

DE VRIES E., DEMETRIADIS S. & AINSWORTH S. (2009). Learning with external representations : Headed towards a digital culture. In N. Balacheff, S. Ludvigsen, T. de Jong, A. Lazonder & S. Barnes (éd.) Technology Enhanced Learning – Principles and Products. Heidelberg : Springer, p. 137-153.

DI SESSA A. A. (2004). Metarepresentation : Native competence and targets for instruction. Cognition and instruction, n° 22, p. 293-331.

DUVAL R. (1995). Sémiosis et pensée humaine. Bern : Peter Lang.

GERONIMI A. (2009). Familiarisation à la CAO et activité de conception : De l’analyse des situations d’enseignement à la recherche de liens entre elles. Thèse de doctorat, université Pierre-Mendès-France-Grenoble 2.

GIBSON J.-J. (1979). The Ecological Approach to Visual Perception. Boston : Houghton Mifflin.

GOEL V. & PIROLLI P. (1992). The structure of design problem spaces. Cognitive Science, n° 16, p. 395-429.

HISARCIKLILAR O. & BOUJUT J.-F. (2009). An annotation model to reduce ambiguity in design communication. Research in Engineering Design, 20 (3), p. 171-184.

JONES J. C. & THORNLEY D. G. (1963). Conference on design methods. London : Pergamon Press.

KOZMA R., CHIN E., RUSSELL J. & MARX N. (2000). The roles of representations and tools in the chemistry laboratory and their implications for chemistry learning. The Journal of the Learning Sciences, n° 9, p. 105-143.

LATOUR B. (2001). L’espoir de Pandore. Pour une version réaliste de l’activité scientifique. Paris : La Découverte.

LEBEAUME J. (2004). Évaluer certes, mais que faire apprendre ? Le cas des compétences notionnelles en technologie au collège. Actes du colloque « Finalité(s) et Évaluation(s) en Éducation Technologique ». Paris : AEET ; STEF & IUFM Paris [CDROM].

LEBAHAR J.-C. (2007). La conception en design industriel et en architecture : désir, pertinence, coopération et cognition. Paris : Hermès-Lavoisier.

MARTINAND J.-L. (1981). Pratiques sociales de référence et compétences techniques. À propos d’un projet d’initiation aux techniques de fabrication mécanique en classe de quatrième. In A. Giordan (éd.), Diffusion et appropriation du savoir scientifique : enseignement et vulgarisation. Actes des Troisièmes Journées Internationales sur l’Éducation Scientifique. Paris : université Paris 7, p. 149-154.

MIDDLETON H. (2004). L’évaluation en Éducation Technologique : quelques problèmes théoriques (trad. J. Lebeaume). Actes du colloque « Finalité(s) et Évaluation(s) en Éducation Technologique ». Paris : AEET ; STEF & IUFM Paris [cédérom].

MINISTÈRE DE L’ÉDUCATION NATIONALE (1997). Le nouveau collège : Programmes du cycle central, livret 1. Paris : CNDP.

MINISTÈRE DE L’ÉDUCATION NATIONALE (2008). Programmes de collège : Programmes de l’enseignement de technologie. Bulletin officiel de l’Éducation nationale, numéro spécial 6, 28 août 2008.

NEWELL A. & SIMON H. A. (1972). Human problem solving. Englewood Cliffs : Prentice Hall.

OHLMANN T. (2006). Affordances et vicariances : contraintes et seuils. In J. Baillé (éd.) Du mot au concept : seuil, Grenoble : Presses universitaires de Grenoble, p. 185-200.

RABARDEL P. (1989). Recherche en psychologie et en didactique : un exemple d’interaction dans l’enseignement du dessin technique. Revue française de pédagogie, n° 89, p. 55-62.

RABARDEL P. & VERILLON P. (1987) Approches fonctionnelles du dessin technique : réflexions pour un cadre d’analyse. In P. Rabardel & A. Weill-Fassina (éd.), Le dessin technique, Paris : Hermès, p. 209-217.

RABARDEL P. & WEILL-FASSINA A. (1992). Fonctionnalités et compétences dans la mise en œuvre de systèmes graphiques techniques. Intellectica, n° 15, p. 215-240.

RASTIER F. (1996). Problématiques du signe et du texte. Intellectica, n° 23, p. 11-52.

REUCHLIN M. (1987). Processus vicariants et différences individuelles. Journal de psychologie, n° 2, p. 133-145.

SIMON H. A. (1969). The sciences of the artificial. Cambridge : MIT Press.

SIMON H. A. (1973). The structure of ill-structured problems. Artificial Intelligence, n° 4, p. 181-201.

VÉRILLON P. (2002). Problème et technologie : brève incursion dans la littérature pour introduire le séminaire. In Y. Cartonnet, J. Lebeaume & P. Vérillon (éd.), Problème et technologie. Paris : Association Tour 123, p. 9-22.

VÉRILLON P. & RABARDEL P. (1995). Cognition and artifacts : a contribution to the study of thought in relation to instrumented activity. European Journal of Psychology of Education, n° 10, p. 77-101.

VISSER W. (2006). The cognitive artefacts of designing. Mahwah (NJ) : Lawrence Erlbaum Associates.

ZHANG J. & NORMAN D. A. (1994). Representations in distributed cognitive tasks. Cognitive Science, n° 18, p. 87-122.

Haut de page

Table des illustrations

Titre Figure 1. La chambre et le mobilier du problème du gérant (Boekholt, 1984)
URL http://journals.openedition.org/rdst/docannexe/image/341/img-1.png
Fichier image/png, 17k
Titre Figure 2. Solutions issues de l’analyse rationnelle (Boekholt, 1984)
Crédits © 1984, Boekholt (droits réservés)
URL http://journals.openedition.org/rdst/docannexe/image/341/img-2.png
Fichier image/png, 101k
Titre Figure 3. Aménagements rationnels proposés par un professeur de TMPMI
URL http://journals.openedition.org/rdst/docannexe/image/341/img-3.png
Fichier image/png, 369k
Titre Figure 4. Solutions privilégiant la géométrie (étudiant en sciences de l’éducation)
URL http://journals.openedition.org/rdst/docannexe/image/341/img-4.png
Fichier image/png, 136k
Titre Figure 5. Solution privilégiant la géométrie (élève de lycée professionnel)
URL http://journals.openedition.org/rdst/docannexe/image/341/img-5.png
Fichier image/png, 57k
Titre Figure 6. Solutions privilégiant l’utilisation (étudiant de sciences de l’éducation)
URL http://journals.openedition.org/rdst/docannexe/image/341/img-6.png
Fichier image/png, 53k
Titre Figure 7. Solutions privilégiant l’utilisation (élève de lycée professionnel)
URL http://journals.openedition.org/rdst/docannexe/image/341/img-7.png
Fichier image/png, 239k
Titre Figure 8. Solutions privilégiant la représentation (étudiant en sciences de l’éducation)
URL http://journals.openedition.org/rdst/docannexe/image/341/img-8.png
Fichier image/png, 409k
Titre Figure 9. Solution privilégiant la représentation (élève de lycée professionnel)
URL http://journals.openedition.org/rdst/docannexe/image/341/img-9.png
Fichier image/png, 50k
Titre Figure 10. Remise en cause des données du problème (élève de lycée professionnel)
URL http://journals.openedition.org/rdst/docannexe/image/341/img-10.png
Fichier image/png, 91k
Haut de page

Pour citer cet article

Référence papier

Erica De Vries, « Quelle caractérisation de la variété des produits d’une activité de conception ? »RDST, 2 | 2010, 215-234.

Référence électronique

Erica De Vries, « Quelle caractérisation de la variété des produits d’une activité de conception ? »RDST [En ligne], 2 | 2010, mis en ligne le 15 mars 2013, consulté le 13 juillet 2024. URL : http://journals.openedition.org/rdst/341 ; DOI : https://doi.org/10.4000/rdst.341

Haut de page

Auteur

Erica De Vries

Erica.deVries@upmf-grenoble.fr
Université Pierre-Mendès-France, Laboratoire des sciences de l’éducation

Haut de page

Droits d’auteur

CC-BY-NC-ND-4.0

Le texte seul est utilisable sous licence CC BY-NC-ND 4.0. Les autres éléments (illustrations, fichiers annexes importés) sont « Tous droits réservés », sauf mention contraire.

Haut de page
Rechercher dans OpenEdition Search

Vous allez être redirigé vers OpenEdition Search