1.2.
RECHERCHES COGNITIVES A PROPOS DE L'UTILISATION DE MOYENS INFORMATIQUES
Présentation et Modération Annick WEIL-BARAI5 UER de Psychologie Universitp de PARIS 8
Les arguments avancés pour justifier l'informatisation dans l'éducation scientifique sont nombreux et divers. L'argument majeur -développé par ex-emple dans le fameux rapport Simon- est que l'école devant transmettre la culture de notre temps, l'enseignement doit présenter le même niveau de technicité que celui qui se trouve à l'extérieur de l'école et ainsi préparer les élèves aux activités (emplois, loisirs •.• ) faisant appel aux technologies nouvelles. Un second argument consiste à dire que puis-qu'il parait démontré que les ordinateurs constituent des moyens extré~ mement puissants de traitement et de recherche de l'information, il con-vient d'y initier les èlèves afin qu'ils puissent développer leur capacité de maltrise du monde. On introduit ainsi l'ordinateur à l'école comme moyen d'accroître les connaissances des élèves, comme moyen de résoudre des problèmes correspondant à des niveaux de compléxité équivalents à ceux qu'on rencontre dans les activités extérieures à l'école. A ce propos, Simon avance l'idée que les élèves disposant de moyens d'action plus puissants que ceux dont ils disposaient antérieurement deviendraient plus créatifs, plus autonomes; ils acquiéreraient le goût de la recher-che personnelle. Confrontés à l'apprentissage de la programmation infor-matique, les élèves seraient amenés à maîtriser des heuristiques et des algorithmes nouveaux, ce qui devrait les conduire à accroître, du moins à faciliter le développement de leurs capacités intellectuelles. Pappert qui se qualifie lui même d'utopiste voit ainsi en l'informatique un moyen de de développement de l'intelligence. L'hypothèse majeure qu'il avance est que l'ordinateur peut permettre de concrétiser le domaine formel, notamment la "capacité de systématisation", la capacité de réfléchir sur sa propre pensée, ce qui constitue des activités intellectuelles relativement éla-borées jusque là réservées à des spécialistes. Dans cette perspective, l'informatique peut être conçue comme outil pour développer l'intelligence des élèves, et notamment des élèves les plus démunis qui n'auraient pas trouvés dans l'environnement scolaire traditionnel des occasions de dé-velopper leurs capacités. C'est sur ce type d'analyse que se fonde l'idée
selon laquelle l'informatique est un moyen de démocratisation de l'enseigne-ment.
De telles analyses méritent bien entendu qu'on les prenne au sérieux, mê-me si elles résistent mal à une appoche critique; c'est ce qui justifie la réunion de mathématiciens, d'informaticiens et de psychologues autour de cette table. Avant de leur donner la parole pour qu'ils présentent leurs travaux, je voudrais faire quelques remarques.
S'il convient effectivement de savoir en quoi l'informatisation dans l' éducation scientifique facilite les acquisitions des élèves, développe leurs capacités, quelles sont les difficultés des apprentissages qu'elle nécessite, quelles sont les aides pédagogiques efficaces, les recherches réalisées sont trop peu nombreuses pour apporter des réponses suffisantes aux interrogations des formateurs, des parents, des élèves. Nous devons avouer que si participant au comité d'organisation de ces journées, nous avons défendu l'idée de cette séance plénière, c'est plus pour montrsr la nécessité et l'utilité des recherches cognitives portant sur l'utilisation des moyens informatiques que pour exhiber un corps constitué de connaissances. Je me contenterai de donner un exemple pour illustrer mon propos:
Affirmer que la possibilité d'utiliser des banques de données constitue une aide pédagogique efficace et intéressante ne doit pas faire oublier les difficultés inhérentes à ce type de moyen. En effet, utiliser une banque de données pour documenter un problème suppose que les élèves soient capa-bles de rechercher l'information pertinente pour résoudre le problème en question. Pour ce faire, l'élève doit au préalable construire mentalement une rep~ésentationde la procédure de résolution. C'est cette procédure qui le guidera dans sa recherche d'information. Un certain nombre de recher-ches portant sur des problèmes assez bien délimités ont montré que la construction a priori d'une procédure de résolution est difficile et que d'autre part, il est beaucoup plus aisé de résoudre un problème à partir d'énoncés contenant les informations nécessaires et suffisantes à la résolution qu'à partir d'énoncés ne contenant pas de tslles informations et qui obligent le sujet à rechercher lui-même l'information. La
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-té d'une mise e9feuvre d'activi-tés intellectuelles multiples. dont on peut faire l'hypothèse qu'elles sont concu~ntes(recherche et traitement de l'in-formation par exemple) peut dans certains cas condui~e à une dégradation des performances des élèves ou même à une incapacité à réaliser la tâche. Ainsi de jeunes élèves particulièrement peuvent être génés pour résoudre des pro-blèmes, s'ils doivent eux-même rechercher l'information, même si cette der-nière activité peut être en soi considérée comme plus motivante qu'une simple activité de trattement. Ceci ne justifie pas bien entendu de se limiter dans l'enseignement aux problèmes classiques qui sont l'objet de nombreuses cri-tiques de la part les didacticiens et des pédagogues. A partir de l'ensemble des données présentes dans les données du problème l'élève peut en effet souvent trouver une solution par essaiset erreu~ par tâtonnements successifs sans qu'il y ait nécessairement une analyse du problème.
Par cet exemple, notre propos est seulement de signaler qu'il y a des diffi-cultés auxquellss on ne s'attend pas toujours quand on introduit dans l'en-seignement de nouvelles situations et qu'il convient de réfléchir aux moyens de les surmonter si on ne veut pas encore accro!tre les échecs scolaires.
Les recherches présentées dans cette matinée visent à éclairer la mise en oeuvre d'activitée intellectuelles en jeu dans la programmation informatique. Ceci nous intéresse à différents points de vue. D'une part l'apprentissage de la programmation conditionne la ma!trise de l'informatique par les élèves. D'autre part il s'agit d'un apprentissage complexe qui par la même intéresse le psychologue. Les activités de programmation informatique ont été étudiées en France notamment par J.M. Roc du laboratoire de Psychologie du travail de l'E.P.R.E •• Celui-ci, faisant des recherches sur la formation des analys-tes programmeurs a été conduit à analyser la tâche de programmation et à relever les difficultés rencontrées (J.M. Hoc qui n'a malheureusement pas pu se déplacer pour participer à ces journées nous a adressé une contribu-tion qui est incluse dans les actes).
Hoc définit la programmation comme une activité d'expression d'une procé-dure exécutable dans un dispositif donné. S'agissant de programmation infor-matique, il convient de remarquer que l'expression de la procédure s'opère dans un langage qui est en étroite relation avec le dispositif d'exécution. On ne passe donc pas directement de l'expression d'une procédure en langage naturel à l'expression d'une procédure en langage informatique. Celà a quel-ques conséquences du point de vue de l'activité de l'élève qu'il convient de relever:
- Dans l'expression de sa procédure, l'élève doit prendre sn compte les actions élémentaires permises par le dispositif et trouver une procédure équivalente à une procédure connue dans ce système d'actions. Ceci suppoee bien entendu que l'élève soit capable de se rsprésenter les contraintes du dispositif et les moyens qu'il permet. Je ne m'étendrai pas sur ce point puisque l'intervention de Edouard Friemel visera précisément à éclairer les difficultés rsncontrées par des étudiants débutants élaborant une procédure de résolution en tenant compte des contraintes d'un dispositif.
- Un seconde difficulté est relative au fait qu'en programmation la pro-cédure à construire doit pouvoir se dérouler du début à la fin sans inter-vention de l'opérateur. Cette contrainte fait que l'élève est obligé d'emblée de planifier la suite des actions nécessaires à l'éxécution. Ceci implique que l'élève soit capable d'effectuer des anticipations sur l'évolution des actions prévues et soit capable de prendre en compte l'ensemble des possibles.
- Une troisième difficulté tient à la nature des problèmes à résoudre. Les problèmes dont on cherche à programmer la résolution sont des problèmes généraux c'est à dire relatifs à une classe de situation. Ce ne sont pas des problèmes que le sujet a l'habitude de réeoudre, lesquels sont des problèmes particuliers définis par des données spécifiques. L'élaboration d'une procédure générale de résolution nécessite d'effectuer une analyse du problème aboutissant à la construction d'un espace de problème. Notons en outre que le déroulemnt de la procédure nécessite des identifications, des commandes conditionnelles, des tests, des boucles, toutes choses assez nouvelles pour les élèves.
L'intervention d'Evelyne Cauzinille visera à préciser dans quelle meBure ceB activitéB de planification, d'anticipation et d'analyse sont diBponih bleB chez leB élèveB deB collègeB. Celles-ci ont été étudiées danB deB ac-tivitéB de jeu préBentéeB Bur micro-ordinateur.
- Une autre source de difficulté provient du fait que même Bi le sujet diBpoBe d'une procédure de réBolution pour un problème spécifique donné ~ce qui n'eBt d'ailleurs pas toujours le cas), celui-ci n'a pas forcément conscience de l'ensemble des opérations en jeu dans l'exécution. La prise de conscience dont Piaget a bien montré l'importance dans le développement cognitif de l'enfant est postérieure à l'exécution. Par exemple, dans la tâche classique de sériation des baguettes, l'enfant réussit la tâche avant de pouvoir expliciter sa procédure. L'élaboration d'une procédure inter-vient ainsi le plus souvent dans une situation dans laquelle les opérations mentales en jeu sont difficiles à expliciter et échappent à la prise de conscience. Les communications de C. Berdonneau et N'Gosso donneront qtiel~ ques éclairages de ces difficultés à partir de l'analyse de comportements de jeunes enfants utilisant un système LOGO,
Enfin, on pourra évoquer les difficultés intervenant au niveau de la mise en oeuvre des mécanismes de contrôle. Dans les situations de program-mation informatique classique~ les opérations de contrôle de la procédure élaborée sont rendut d'autant plus difficiles que la compréhension des
messa~es d'erreur à l'exécution nécessite que soit bien connu le fonction-nement de l'ordinateur. Autrement dit, l'opérateur doit avoir une grille de lecture de ce qui se passe, ce qui en soi constitue un apprentissage. Bien entendu, les opérations de contrôle sont d'autant plus difficiles que le dispositif n'est pas '\ransparent". Généralement il n'y a pas de possibilité de contrôle pas à pas. Il s'agit donc d'un contrôle qui s'opère sur le mode de la représentation mentale, ce qui suppose que l'élève soit parvenu
A. Michard montrera en particulier dans sa communication l'intérêt d'avoir recours à des modèles concrets pour lesquels une certaine isomorphie existe avec le monde réel dont le sujet a déjà l'expérience.
L'hypothèse de travail qui est la nôtre est que la difficulté de la pro-grammation informatique tient au cumul des activités intellectuelles qu'elle nécessite. Comme il est très difficile d'étudier en même temps toutes les difficultés que nous avons évoquées, une stratégie de recherche consiste à essayer de les étudier séparément. C'est ainsi que les travaux préssntés aujourd'hui portent sur des aspects limités de la programmation. Les résul-tats des ces recherches peuvent conduire à une réflexion sur les moyens à mettre en oeuvre pour aider les élèves à maltriser les outils informatiques qui leur seront proposés à l'école.
