Les conditions, processus et mécanismes de l'apprentissage

Un premier type d’apprentissage associatif est ce qu’on appelle le

« conditionnement classique » où l’on apprend au sujet à prendre ses décisions en associant un nouveau stimulus à une réponse déjà existante. La situation classique est celle où une réponse incondi-tionnelle, ou réponse réflexe (par exemple, réaction de fuite face à un danger), associée initialement à un stimulus inconditionnel (le

Pour conclure

Les apprentissages associatifs

stimulus / réponse

danger en question) peut être obtenue (ou devenir conditionnelle) à partir d’un stimulus neutre au départ (par exemple, un signal lumi-neux) par l’association répétée et contiguë dans le temps du stimu-lus inconditionnel et d’un stimustimu-lus neutre. En fin d’apprentissage, la vue du signal lumineux déclenche la réponse de fuite. Ce type d’apprentissage possède une valeur adaptative fondamentale car il permet à l’organisme d’anticiper et de se préparer à l’apparition d’un événement dangereux.

Le deuxième type de conditionnement, appelé « instrumental » ou

« opérant », est celui qui a eu le plus de succès en pédagogie. Dans ce type d’apprentissage l’organisme apprend à adopter certaines réponses en fonction des effets qu’elles produisent. Les concepts explicatifs de base de ce type de conditionnement sont ceux de

« stimulus discriminatif », conditions de l’environnement ou événe-ments qui indiquent au sujet qu’il faut produire une réponse, et de « renforcement » lorsque les conséquences de l’action, positives ou négatives, incitent à reproduire la même prise de décision. Le renforcement peut prendre plusieurs formes : cadeaux, discours gratifiants, attention ou intérêt ou simplement la propre auto-satis-faction dans l'obtention d'un résultat.

La pratique de « la boîte à idées » dans les entreprises suit les prin-cipes du conditionnement opérant lorsque l’ouvrier fournit une idée intéressante pour améliorer les conditions de travail ou la produc-tion et qu’il est récompensé (reconnaissance, prime, promoproduc-tion, etc.). De même, lorsque l’ouvrier reçoit une prime pour une quan-tité donnée de pièces produites. Beaucoup de jeux, de programmes pédagogiques informatisés, fonctionnent aussi sur les mêmes prin-cipes lorsque le sujet est gratifié par des points, ou simplement par des encouragements s’il produit la réponse correcte. Skinner, le principal représentant de cette école, a élaboré toute une série de programmes d’apprentissage où il fait varier les relations existant entre l’apparition du stimulus discriminatif, la réponse du sujet et l’administration du renforcement. On appelle « contingence », le type de relation qui peut relier les trois constituants de base de ce type d’apprentissage. Par exemple, on peut modifier les relations temporelles entre le moment de l’apparition de la réponse et le moment d’apparition du renforcement. Le but de ces manipulations est de déterminer, pour un apprentissage donné, parmi les contin-gences, celles qui sont les plus efficaces.

Les principes du conditionnement sont à la base d’une méthode pédagogique appelée « enseignement programmé » qui a fait l’objet des nombreuses applications. Cette méthodologie consiste à faire acquérir une connaissance complexe, en fragmentant celle-ci en unités élémentaires et en établissant une progression « linaire » dans l’acquisition des connaissances (des plus simples aux plus complexes). Cette progression doit amener les sujets à ne fournir que des réponses correctes (ce qui constitue ici un renforcement positif lorsque le sujet constate qu’il a donné la bonne réponse).

Les éléments qui donnent lieu à des réponses erronées doivent êtres supprimés ou modifiés dans le programme.

Dans ce type d’apprentissage, le sujet doit effectuer une série de réponses dans un ordre déterminé. La constitution de séquences de prises de décisions, selon un ordonnancement, est un processus extrêmement important dans l'apprentissage. Il permet l'automa-tisation de l'activité. Ce type d’apprentissage peut être interprété en référence aux théories béhavioristes ou en référence aux théories cognitivistes.

Imaginons la tâche d’un opérateur travaillant sur une chaîne de montage qui consiste à réaliser trois opérations sur une serrure : placer une rondelle, placer un joint, graisser le joint.

Selon les béhavioristes lors de l’apprentissage de cette tâche, avant qu’elle ne devienne automatisée, chaque réponse manuelle est déclenchée (ou contrôlée) au départ par les stimulus externes (dans notre exemple S1 pièce avec l’emplacement vide, S2 pièce avec une rondelle placée, S3 Pièce avec un joint placé) et chaque stimulus donne lieu à une réponse discrète appropriée. Avec l’exer-cice, les stimuli externes ne sont plus nécessaires : il suffit d’un stimulus initial pour que la chaîne de réponses se déroule grâce à un contrôle kinesthésique. Dans ce cas-là, l’action réalisée prendre à la fois le statut de réponse et le statut de stimulus pour la réponse suivante.

Figure 3.3. : l’automatisation de l’activité à partir de la constitution de chaînes associatives selon un point de vue béhavioriste

D’un point de vue cognitiviste, on peut considérer que chacune des actions de cette séquence était contrôlée par un objectif explicite (il suffit de remplacer dans le schéma ci-dessus, S1, S2 et S3 par le but correspondant à l’action en question). Ces objectifs ont été perdus au cours de l'automatisation. Celle-ci consiste à créer des liaisons entre les actions qui se suivent dans le temps, de sorte que la première des actions tend à évoquer automatiquement la seconde. Ce mécanisme d’apprentissage où les objectifs intermé-diaires contrôlant les séquences d’action disparaissent au cours de l’automatisation de l'activité, a été appelé par Anderson (1983)

« composition ». La constitution des chaînes associatives nécessite préalablement la constitution d’associations élémentaires.

Dans une perspective béhavioriste, l’apprentissage de la discrimi-nation consiste à ne renforcer que les réponses du sujet suite à la présentation d’un stimulus qui possède certaines caractéristiques et à ne pas renfoncer d’autres stimuli qui pourraient être similaires.

D’un point de vue cognitif, la discrimination est un des

mécanis-Le chaînage : constitution des chaînes de prises de décision. Formation

mes qui contribue à la catégorisation, mais celui-ci doit être couplé avec un mécanisme d’abstraction.

Dans le monde du travail, la non-discrimination peut amener à confondre des signaux qui se ressemblent par leurs caractéristiques physiques. Elle peut amener aussi à confondre des états d’un système, des pièces à traiter ou des produits à utiliser qui se ressemblent par certains paramètres. La non-discrimination peut porter aussi sur le sens qui est accordé à une consigne dans une situation de travail lorsque celle-ci peut donner lieu à plusieurs interprétations. La discrimination requiert préalablement l’acquisi-tion d’associal’acquisi-tions élémentaires.

L'apprentissage par la découverte ou par l'action est une des composantes majeures des modes d'apprentissage (George, 1983).

Cette activité suscite des rétroactions informationnelles qui per-mettent de prendre connaissance du fonctionnement des systèmes techniques et de l’adéquation des prises de décision. Un grand nombre de recherches en psychologie suggère que la résolution par

« l'apprentissage par l'action ou l'exploration » est une technique puissante pour l'apprentissage. De nombreuses études ont montré par exemple que les sujets préfèrent se livrer à des essais explora-toires plutôt que rechercher préalablement les informations dans la documentation ou de demander à quelqu’un d’autre. Selon l'expres-sion de Carroll et Mack (1984), les sujets sont des «apprentis actifs» : ils préfèrent apprendre en essayant plutôt que lire les instructions. Dans le même ordre d'idées, ces auteurs parlent de

«compréhension créative» : les sujets élaborent des hypothèses qui vont au-delà de ce qu'ils voient. Cependant, ces initiatives d'appren-tissage ne réussissent pas toujours parce que les connaissances sur le système technique sont insuffisantes lorsqu'on n'a pas recours aux instructions ou à l’aide d’un tuteur : ce qui prime dans ce type d’apprentissage est la réussite avant la compréhension.

Les recherches dans ce domaine ont permis de dégager un certain nombre de caractéristiques des traitements cognitifs effectués dans ce type de situation :

Les sujets ont une grande difficulté à reconnaître et à diagnostiquer les erreurs, ceci parce que dans la plupart des cas, ils essaient de développer des hypothèses sur «le comment cela fonctionne» ou

«pourquoi cela fonctionne de cette façon». Cette recherche de signification peut être provoquée par des nouveaux faits saillants, par les désaccords entre ce qui est attendu et ce qui arrive réel-lement. Les sujets ont alors plutôt recours à des processus de raisonnements heuristiques, comme l'adduction (l'apprenti possède une hypothèse et cherche un support factuel dans le dispositif, qui confirme celle-ci) et l'abduction (le sujet formule une hypothèse sur la situation actuelle sur la base de similitudes qu’il peut trouver avec d’autres situations connues) qu'à des processus de raisonne-ment plus classiques, comme l'induction ou la déduction.

L'adduction peut être incorrecte parce que le sujet ne connaît pas les faits qui permettent de vérifier l'hypothèse, et l'abduction peut-être fausse, car la connaissance antérieure du sujet ne s'applique pas au nouveau système technique. Les adductions et les abductions

L’apprentissage par la découverte, par l’action ou par essais-erreurs

Les raisonnements heuristiques

sont souvent incomplètes et partielles et conduisent à des erreurs de raisonnement, car les gens ne testent pas les hypothèses avec toutes les données potentielles. En résumé, leurs prises de décision sont basées sur des interprétations du dispositif qui sont souvent influ-encées par de fausses relations entre ce qu'ils pensent et ce qu'ils perçoivent.

En apprentissage actif, les utilisateurs se donnent des buts à poursuivre pour essayer de résoudre les problèmes, mais ils ne connaissent pas l'espace-problème ou domaine des actions possi-bles. Il s'ensuit que leurs stratégies sont souvent locales et fragmen-taires et ils ont du mal à intégrer et à coordonner l'information provenant de plusieurs expériences ou de plusieurs sources d’infor-mation.

Dans un certain nombre de situations d’apprentissage, les sujets s’engagent dans l’action parce qu’ils considèrent qu'ils connaissent déjà les procédures et qu'elles font déjà partie de leurs habilités. A cet égard, un grand nombre d'apprentissages par l'action sont gui-dés par les présuppositions que possèdent les utilisateurs sur la transférabilité des connaissances à partir d'autres dispositifs sem-blables. Dans ces situations, le transfert de procédures est souvent déclenché à partir du degré de ressemblance entre les propriétés de surface ou des propriétés de structure visibles entre dispositifs, ou encore à partir de la connaissance des fonctions. Ce transfert de procédures acquises lors de l'expérience antérieure peut conduire à des problèmes lorsque la procédure transférée n'est pas valide parce de nouvelles contraintes sont imposées par le nouveau dispositif.

Souvent dans ce cas, l'utilisateur s'engage dans des procédures qui semblent s'appliquer mais qui aboutissent à des résultats autres que ceux attendus. Ce que les anglo-saxons appellent «garden path».

L’apprentissage par l’action est nécessaire pour l’acquisition d’habilités sensori-motrices qui requièrent un contrôle sensoriel, kinesthésique ou proprioceptif. Ce sont des savoirs empiriques qui ne peuvent pas être transmis par le langage et dont l’acquisition dans le monde du travail se réalise « sur le tas », surtout dans les métiers de l’artisanat. Ils correspondent à ce qu’on peut appeler

« les savoir-faire expérienciels » (Le Boterf, 1994), « les compé-tences incorporées » selon la terminologie de Leplat (1997), ou

« les connaissances en action » (Schön, 1987).

Plusieurs questions restent en suspens concernant les connaissances acquises par l’action : comment les faire expliciter en vue d’une prise de conscience et éventuellement d’une transmission.

Comment capitaliser ces connaissances dans le monde de l’entre-prise lorsque ces opérateurs partent à la retraite, comment implé-menter ces connaissances lorsqu’on veut proposer des outils de formation informatisés ?

L’activité imitative est définie par Winnykamen (1990, p.13) comme «l’utilisation intentionnelle de l’action observée d’autrui en tant que source d’informations en vue d’atteindre son propre but ». Cette activité a une double fonction : elle est à la fois un

La recherche d'information locale et fragmentaire

Les présuppositions sur la transférabilité des connaissances

L’apprentissage par l’imitation

instrument d’acquisition et un moyen de relation dans la commu-nication.

Certains théoriciens distinguent l’imitation (simple reproduction d’un comportement) de l’apprentissage vicariant, où l’observateur se livre à une analyse du comportement du modèle et le reproduit ou pas en fonction des conséquences qu’il constate dans le compor-tement à reproduire.

Les propriétés de cet apprentissage varient en fonction de leur application dans le temps (imitation immédiate ou différée) et de la qualité des interactions de l’apprenti avec son modèle (tuteur).

Dans les apprentissages « sur le tas », les apprentissages par imita-tion sont souvent couplés avec des apprentissages par l’acimita-tion, et peuvent donner lieu à différentes séquences pédagogiques. Certains de ces processus de transmission de connaissances sont décrits et illustrés par Le Boterf (1994, 2000) : démonstration suivie de travaux d’application - mise en situation d’épreuve de l’apprenti pour relever son comportement spontané et ses erreurs – accompa-gnement d’une opération avec correction simultanée et progressive - appel à une attitude d’observation continue de la part de l’apprenti - accompagnement pas à pas du tuteur par l’apprenti dans tous ses gestes et actes réalisés par l’artisan au cours d’une journée de travail - la simulation d’exercices ou de travaux libres sans contrôle de la part du tuteur. Ces séquences ne s’excluent pas et peuvent être complémentaires.

L’apprentissage par la résolution de problèmes est une approche dite « cognitive » mais qui est abordée par la pédagogie de la for-mation (la didactique professionnelle) selon deux points de vue : – le premier est celui où la résolution de problèmes est un moyen

pour acquérir des aptitudes ou des capacités générales, trans-férables d’un domaine de connaissances à un autre (capacités de raisonnement, de planification, de classification, etc.). C’est le cas des méthodologies de « remédiation cognitive » qui utili-sent préférentiellement un ensemble de techniques d’entraî-nement au raisond’entraî-nement logique (Loarer, Huteau, Chartier &

Lautrey, 1998) ;

– le second est celui où la résolution de problèmes est assimilée à la résolution d’incidents dans un contexte de travail spécifique ; c’est surtout ce type de situation qui peut intéresser l’ergonomie cognitive en tant que matériel didactique et que Schwartz (1994) appelle la « pédagogie du dysfonctionnement ».

En effet, alors même que l'erreur est un moteur de l’apprentissage et un facilitateur de la remise en cause des représentations erronées (Brainbridge, 1993 ; Schwartz, 1994 ; Leplat, 1996), beaucoup de formations se limitent à transmettre des connaissances sur les pro-cédures typiques et adaptées pour exécuter une tâche ou faire fonc-tionner un dispositif technique, sans prendre en compte les situa-tions atypiques où apparaissent des erreurs ou des dysfonction-nements. Il faut souligner l’importance qu'il y a à donner une connotation positive à l’erreur qui ne doit pas être considérée simplement comme une faute ou une défaillance de la part de

L’apprentissage vicariant

L’apprentissage par la résolution de problèmes

l’opérateur. C’est ce qui est illustré aussi par la citation de Papert (1981) donnée en avant-propos.

Une pédagogie du dysfonctionnement en situation de travail doit amener l’opérateur à comprendre :

– comment l’erreur ou le dysfonctionnement se produit et quelles sont les circonstances qui sont propices à son apparition ? – comment diagnostiquer l’erreur, c’est-à-dire le détecter

(pren-dre conscience qu’une erreur a eu lieu) et l’expliquer ? et

– comment récupérer l’erreur, c’est-à-dire développer ou planifier la solution du problème et la mettre en œuvre ?

L’étude de la résolution de problèmes, et par son intermédiaire, l’étude des erreurs, est un des champs de la psychologie cognitive et de l’ergonomie qui a donné lieu à une grande quantité de recher-ches, permettant notamment de comparer les démarches de résolu-tion entre les experts et les novices, de mettre en évidence les conceptions erronées d’un domaine, d’évaluer l’efficacité des diffé-rentes stratégies de résolution mises en œuvre, de recenser un certain nombre de facteurs qui constituent des freins à la résolution de problèmes et d’autres qui peuvent la faciliter.

Il s’agit ici d’une forme d’apprentissage où deux ou plusieurs indi-vidus sont réunis pour résoudre un problème commun ou accomplir une activité commune (en co-action) finalisée par un objectif don-né. Lorsqu’il s’agit d’une situation de formation, on suppose que ce type de situation est plus propice à l’obtention du résultat souhaité que la situation où le sujet est seul face à un problème. Dans les situations de co-action, les partenaires peuvent avoir un même niveau de connaissance (on parle de situation ou de statut symé-trique) ou avoir des niveaux d’apprentissage ou des rôles différents (situations ou statuts asymétriques). Dans ce dernier cas, on se rapproche d’une situation d’apprentissage par tutorat.

D’un point de vue théorique ce sont les psychosociologues (Doise

& Mugny, 1981 ; Gilly, 1989), influencés par la théorie de Vygotski, qui ont développé des études (surtout de nature dévelop-pementale) sur ce type d’apprentissage.

Vygotski (1935) apporte deux idées clés à cette théorisation. La première est que « les apprentissages se font dans le cadre d'une communication avec l'entourage et par l'intermédiaire des échanges dialectiques ». La deuxième est que « les contenus et les mécanis-mes d’apprentissage se développent d’abord dans une activité collective avant de devenir une activité individuelle intériorisée ».

Un autre présupposé théorique à l’origine de l’effet bénéfique de la coaction est celui de l’émergence chez l’individu confronté à ce type de situation d’un « conflit socio-cognitif ». Les auteurs qui développent cette approche considèrent que les situations d’appren-tissage de résolution de problèmes permettent aux individus de prendre conscience qu’il existe différents points de vue, différentes hypothèses et différentes solutions, qui ne sont pas forcément en accord avec leurs façons d’envisager les choses. Ceci amène les individus à douter de leurs points de vue (ce qui crée un désé-quilibre intra-individuel) et une confrontation avec les autres sujets

L'apprentissage coactif ou apprentissage interactif

qui participent à la résolution du problème (déséquilibre inter-individuel). Résoudre un problème dans ce contexte consiste alors à cordonner les différents points de vue (résoudre le conflit inter-individuel), et à dépasser son conflit cognitif intra-individuel et donc à progresser, en adoptant éventuellement le point de vue des autres.

Ces dynamiques interactives ont été mises à jour dans des contextes d’apprentissage expérimentaux. Cependant, on peut les retrouver aussi dans les contextes naturels de travail (encadré 3e).

Encadre 3e : exemples de dynamiques interactives de type coactif, en situation de travail (Lacoste, 1995) Guidage de l’un par l’autre : L’un des partenaires joue le rôle d’instructeur par rapport à l’autre, et celui-ci se comporte en exécutant : par exemple, un agent vient au poste d’un autre et le guide pas à pas dans le déroulement d’une procédure. Chez le moins savant, l’exécution des manœuvres favorise leur mémo-risation et une compréhension, même limitée, constitue un premier pas, et fait avancer d’un cran dans la familiarisation visuelle et manuelle nécessaire à la maîtrise des processus.

Raisonnement étayé par autrui : Dans ce cas, il revient à l’un des deux de progresser dans le raison-nement et l’action, le partenaire ayant un rôle plus passif d’approbation des hypothèses avancées ou de demande d’éclaircissement. Le plus avancé est lui-même en situation de découverte : la participation même limitée d’un autre l’aide dans le rodage de ses connaissances, tandis que le moins avancé y trouve, de son côté, une initiation peu coûteuse.

Raisonnement confronté à autrui : Cette modalité est particulièrement importante dans le cas de raisonnements autour d’incidents dont la compréhension fait problème, et où des solutions diverses, des hypothèses opposées sont tour à tour essayées. Un rôle cognitif fondamental est joué par objection, la contre-proposition, qui se traduisent linguistiquement par l’abondance de formules comme « oui mais… », « mais si c’était… »,.

Raisonnement confronté à autrui : Cette modalité est particulièrement importante dans le cas de raisonnements autour d’incidents dont la compréhension fait problème, et où des solutions diverses, des hypothèses opposées sont tour à tour essayées. Un rôle cognitif fondamental est joué par objection, la contre-proposition, qui se traduisent linguistiquement par l’abondance de formules comme « oui mais… », « mais si c’était… »,.