COMPREHENSION
DE L'ENVIRONNEMENT TECHNIQUE
ROLE DES LANGAGES TECHNIQUES
ET DIFFICULTES D'APPRENTISSAGE
POUR LES ELEVES
Jacques
GINESTIECentre de Formation des Professeurs de Technologie, Cité Marseilleveyre, Marseille.
MOTS CLES : LANGAGES TECHNIQUES - ENVIRONNEMENT TECHNIQUE - APPREN-TISSAGE - COMPREHENSION
RESUME: Former des élèves à l'environnement technologique participe de la volonté d'intégrer la culture technologique dans la culture générale des individus. Un des accèsàcelle culture passe par la description de ces environnements au moyen de langages techniques. Cette communication présente les problèmes posés par l'apprentissage d'un langage de commande, le GRAFCET, en classe de seconde TSA.
SUMMARY : Familiarizing students with the technological environment entails considering technologicaI culture as a component of generaI culture, accessible through the technicaI languages used to describe this environment. The purpose of this paper is to discuss problems encountered by middle age students in learning a command language, GRAFCET.
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1. CULTURE TECHNOLOGIQUE ET LANGAGE TECHNIQUE
La mise en place de la technologie dans les filières "généralistes" de l'Education Nationale poursuit des fmalités culturelles dans la fonnation des futurs citoyens. Dans cette perspective, il s'agit de permettre aux élèves d'élaborer des outils de compréhension et de description de leur environnement technique. Les langages techniques sont des outils de description et de compréhension de cet environnement. Ils ont été générés afin de concevoir, de décrire des objets ou systèmes techniques et ainsi de favoriser la communication à propos de ces objets entre techniciens. De plus, ces langages techniques,à l'inverse des objets ou systèmes qu'ils aident à construire, connaissent une relative stabilité ou, tout au moins, une longévité supérieure. Cet aspect met en évidence le rôle privilégié que peuvent jouer les langages techniques dans une formation générale à la technologie. Toutefois, il s'agit bien ici de les considérer comme des outils de compréhension des objets et systèmes techniques, c'est à dire comme des conditions d'accès aux savoirs technologiques.
Notre étude s'est appuyée sur l'apprentissage d'un langage de commande en classe de Seconde T.S.A. (Technologie des Systèmes Automatisés) : le GRAFCET (Graphe Fonctionnel de Commande par Etapes-Transitions). Avant d'aborder quelques constats à partir de cette étude, nous allons donner quelques indications sur ce langage.
2. LE GRAFCET, LANGAGE DE COMMANDE
Le GRAFCET est un langage de description fonctionnel des systèmes automatisés. Il permet de représenter graphiquement son fonctionnement par un arrangement séquentiel d'actions (ce que fait le système) et de conditions de changement d'actions (passage d'une actionàune autre). Mis au point par l'A.F.C.E.T. (Association Française pour la Cybernétique Economique et Technique) à la fin des années 70, c'est un outil de conception et de communication technique. L'élaboration ou la compréhension d'un GRAFCET suppose de gérer quatre espaces de problèmes: le temps, l'espace, le logique et le fonctionnel. Plusieurs niveaux de description peuvent être envisagés avec le GRAFCET, chacun de ces niveaux correspond à un point de vue différent et permet d'aborder un aspect différent de la fonctionnalité depuis une description formelle d'un cycle automatisé jusqu'à une description technique détaillée prenant en compte la nature des différents éléments matériels.
Dans une perspective d'accès àla culture technologique, c'est le premier niveau, appelé GRAFCET du point de vue partie opérative, qui doit être privilégié. En effet, ce point de vue permet de décrirelefonctionnement du système sans se préoccuper de sa réalisation technique, c'estàdire sans prendre en compte les aspects matériels de sa réalisation. En d'autres termes, il explicite le fonctionnement de tout automatisme en spécifiant les actions et les conditions de ces actions. Cet aspect spécifique du GRAFCET en fait un langage privilégié dans l'enseignement de la Technologie et tout particulièrement dans les classes de seconde T.S.A. Or, son apprentissage par des élèves ne va
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pas de soi. Nous allons, à présent, faire quelques constats à partir d'une étude que nous avons conduit dans ces classes.
3. L'APPRENTISSAGE DU GRAFCET EN SECONDE T.S.A.
Notre étude s'appuie sur l'étude d'un système complexe de transport de pièces d'un point à un autre. Pour déplacer les pièces une à une, le système comporte deux axes de déplacement (horizontal et vertical). Dans un système de ce type, les contraintes sont multiples et répondre à sa fonction globale suppose de coordonner plusieurs actions simultanément. La coordination des espaces de problèmes se manifestent sous différentes formes. Répondre à la fonction globale suppose de gérer simultanément les fonctions de déplacement et de transport (préhension) d'une pièce. Permettre au système de réaliser cette fonction globale le plus rapidement nécessite de gérer les déplacements vertical et horizontal ensemble et donc de prévoir des actions de régulation de ces déplacements (attente selon les durées). Transporter plusieurs pièces suppose un positionnement au point de départ à la fin de chaque cycle; ce positionnement est également nécessaire en début de fonctionnement. Nous voyons là que ce type de problème est assez complexe et nécessite de la part des sujets l'élaboration d'une représentation initiale complète et fonctionnelle prenant appui sur la découverte de l'ensemble des contraintes. Plusieurs points sont à noter sur l'élaboration d'une solution par les élèves.
L'utilisation du GRAFCET dans ses aspects normalisés ne présente pas de difficultés majeures pour les élèves. En effet, tous les élèves testés produisent une solution qui répond aux normes générales du GRAFCET.lin'y a pas de confusion majeure entre les différentes règles d'écritures.Le
langage en tant que tel dans sa forme est bien utilisé par les élèves.
En revanche, nous constatons que les élèves ne découvrent pas toutes les contraintes même si celles-ci sont explicitées. Dans le meilleur des cas, ils en découvrent deux sur trois. De fait, la représentation mentale du système qu'ils élaborent est partielle.Lasolution proposée se limiteàun enchaînement de solutions locales qui se limitentàquelques cas particuliers de la fonctionnalité du système. En tout état de cause, elle ne répond pas ou très partiellementà la fonction globale du système.
Les sujets progressent vers la solution par une stratégie alternant affirmations et abandons. Autrement dit, ils ne progressent pas par émission d'hypothèses sur la fonctionnalité et/ou les possibles mais fixent arbitrairement des solutions partielles très limitées. De la même manière, ils abandonnent des aspects de la fonctionnalité qui correspondentàdes contraintes de simultanéité d'actions, c'estàdire de coordination d'espaces de problèmes différents.
Nous voyons qu'un des principaux obstacles à l'apprentissage du GRAFCET est liéà la simultanéité des actions, doncàla coordination des espaces de problèmes.
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Une étude sur la mise en place de situations didactiques pour l'apprentissage du GRAFCET amène des résultats intéressants. En effet, une situation didactique de confrontation aux obstacles complétée par un travail sur des tâches à erreurs permet aux élèves d'élaborer une représentation fonctionnelle du système et deproduireune solution qui répond à la fonction globale du système. Ces résultats ont été obtenus au cours d'un test mais également, et surtout, lors d'un post-test qui a eu lieu six mois après. Dans cette perspective, le GRAFCET joue réellement un rôle facilitant la compréhension des systèmes techniques;ildevient de par là même un réel outil de compréhension et de description de l'environnement technique.
4. CONCLUSIONS
Les langages techniques peuvent réellement jouer un rôle dans une perspective d'accès pour tous à la culture technologique. En effet, ils peuvent être des outils de compréhension et de description de l'environnement technique. Mais ce statut d'outil ne va pas de soi dans l'apprentissage. Ce n'est pas parce qu'ils prennent appui sur le logique que leur enseignement suit cette même logique. Le passage du langage tel qu'il est défini dans la sphère technique qui la généré au langage dans sa forme enseignée suppose une transposition didactique (Y. Chevallard, 1985). Cette transposition doit bien évidemment respecter la sémantique, les codes et règles de ce langage mais doit aussi s'appuyer sur une "didactification".Ils'agit de repérer les obstacles à son apprentissage, de mettre en place des situations qui les rendent saillant afin que les élèves se confrontent à eux. Une telle perspective ouvre un champ très large de questions sur la contribution que pourrait, dans ces conditions, apporter la technologie à la culture générale des individus. En corollaire, nous pouvons également entrevoir les pistes de travail pour une didactique des disciplines technologiques.
BIBLIOGRAPHIE
AMIQUES (R.), GINESTIE (J.), 1990 Représentations et stratégies d'élèves dans l'apprentissage d'un langage de commande: le GRAFCET, Letravail humain;Vol. 54. (sous presse).
CHEVALLARD (Y.), 1985 Latransposition didactique du savoir savant au savoir enseigné; La pensée sauvage,Grenoble.
GINESTIE (J.), 1987 Contribution à la didactique des technologies nouvelles: étude des représentations et des stratégies des élèves dans une tfiche de GRAFCET; Mémoire de DEA, Université de Provence, Aix-Marseille l, Aix-en-Provence.
