L’APPROCHE SYSTÉMIQUE POUR L’ENSEIGNEMENT
DES SYSTÈMES AUTOMATISÉS AU COLLÈGE
Éric BRÈS
I.U.F.M. Aix-Marseille
MOTS-CLÉS : TECHNOLOGIE - SYSTÈMES AUTOMATISÉS - SYSTÉMIQUE
RÉSUMÉ : Cette communication se propose d'éclairer l'enseignement des systèmes automatisés au collège par l'approche systémique. À la lecture des programmes actuels, la vision de la technologie est très structuraliste et par là même aboutit à une procédure où la connaissance est descriptive. Cette description d'ailleurs très technique ne suffit pas en soi pour accéder à une culture technologique. Nous proposerons un curriculum ayant pris en compte des points de vue différents.
SUMMARY : This communication proposes to clarify the teaching of automated systems at college by the systemic approach. With the reading of the current programs, the vision of technology is very structuralist and, by the same time, leads to a procedure where knowledge is descriptive. This description besides very technical is not enough in oneself to reach a technological culture. We will propose a curriculum having taken into account different points of view.
1. INTRODUCTION
Cette communication a pour thème l'enseignement des systèmes automatisés au collège dans le cadre de l'éducation technologique. Notre travail vise à proposer une nouvelle organisation didactique qui s'appuie sur une approche plus globale de ces systèmes. Nous pensons en effet que l'approche actuelle est trop réductrice et morcelée pour être compatible avec les finalités. Cet enseignement est une composante de la formation générale et ses finalités doivent nécessairement être d'ordre "culturo-technique" ce qui signifie que l'on doit mettre en place un enseignement qui permette de développer un esprit critique, une culture technologique.
2. QUATRE NIVEAUX DE RÉFÉRENCE
Les systèmes automatisés sont omniprésents dans notre environnement familier (parking, distributeurs, ascenseurs, porte de supermarché, alarme…). Ces machines qui marchent "toutes seules", qui ont dans le passé émerveillé et fasciné les amateurs, suscité la curiosité de tout un chacun, passent aujourd'hui pour des choses banalisées que l'on remarque plus et qui n'étonnent plus. En effet, les élèves sont capables de les identifier et d'en donner la fonction. La question qui nous intéresse est de savoir quel niveau de connaissance on veut atteindre avec des élèves de collège à propos des systèmes automatisés. Il peut être à cet égard intéressant de se référer aux quatre niveaux de connaissance distincts et complémentaires.
- Le premier niveau est la connaissance « coutumière » par exemple, les élèves savent identifier, reconnaître un système automatisé dans son environnement. Ce niveau est rapidement atteint car ils baignent dedans.
- Le second niveau est la connaissance "pratique " : par exemple, l’élève sait à quoi ils servent, à quel système d’usage ils appartiennent. Là aussi, l’élève rencontre peu de difficultés pour l’atteindre. - Le troisième niveau est la connaissance "technique ", dans ce cas l’élève devrait pouvoir décrire sa structure, et faire une analyse des fonctions. C’est en partie l’objectif que s’assignent les programmes dans l’unité « pilotage par ordinateur ».
- Le quatrième niveau est la connaissance technologique. Elle souhaite réunir différents points de vue qui permettent de saisir l’objet, système ou service dans son contexte, dans sa structure, dans son agencement des fonctions mais surtout et c’est ce qui donne la spécificité à cette connaissance, dans son rôle et son impact sur la société et les individus.
Les automatismes sont des objets ou systèmes de consommation de plus en plus répandus mais ce sont aussi des objets de culture et ce sont les effets des techniques qu'il faut appréhender. C'est bien la compréhension de ces effets qui va permettre d'enrichir notre culture technique et donc d'atteindre cette connaissance technologique. L'orientation des apprentissages sur les automatismes devrait donc prendre cette direction.
Regardons à présent les instructions officielles concernant les systèmes automatisés afin de repérer comment s'exprime cette finalité culturelle. Les textes précisent que le but de cet enseignement est "de
familiariser l'élève avec les automatismes pilotés par micro-ordinateur. En ce sens, elle élargit la pratique de l'informatique aux applications industrielles". Les compétences associées sont de l'ordre : de l'identification des différents constituants (partie commande et partie opérative) sur des maquettes reproduisant un modèle réduit de la réalité, de l'identification de capteurs et d'actionneurs qui sont des éléments très techniques qui permettent le déroulement de l'automatisme, puis vient ensuite la capacité de représenter graphiquement le fonctionnement de la maquette et d'élaborer un organigramme ou un programme.
Cette présentation des programmes relève d'un choix très particulier. En effet, les prescriptions s'orientent implicitement vers l’acquisition de connaissances techniques des automatismes qui à notre sens n'est pas dans la visée du collège et ceci pour plusieurs raisons.
La première raison, c'est que ce regard technique, certes nécessaire, est incomplet. En effet, si les automatismes sont uniquement traités comme un outil de traitement de l'information, on occulte alors d'autres domaines d'application tels que le traitement de la matière ou de l'énergie. De plus, on situe l'ordinateur comme le seul représentant de la partie commande alors que dans la réalité, c’est la plupart du temps des automates programmables. La seconde, ce sont les implications de ces objectifs sur la réalisation du travail qui se fait en classe. Ces maquettes "pseudo-industrielles" sont loin d'apporter la garantie nécessaire à l'établissement d'un rapport au savoir chez l'élève et cela pour deux faits. D'une part, la complexité des matériels utilisés entraîne une simplification des tâches proposées aux élèves. En effet, l'élève est souvent réduit à un rôle d'observateur. D'autre part, cette complexité renforce la justification d'un guidage strict de l'action et dans ce cas, l'élève est réduit au rôle d'un simple exécutant ayant à réaliser des opérations précises dans un ordre donné et des conditions prédéterminées. Dans ce programme le matériel utilisé définit les dispositifs proposés aux élèves. Ces deux premières raisons résument un état des lieux de cet enseignement. La troisième raison peut se présenter sous la forme d'un questionnement, il s'agit ici de savoir si cette somme de compétences incomplètes ou pas, dépendantes ou pas du matériel, répondent de manière pertinente aux finalités d'une éducation technologique et donc d'un discours sur la technique. Est-il important d'aborder les automatismes basés essentiellement sur des détails de structure qui évoluent d'ailleurs sans cesse ? Est-ce que cela ne relève pas d'un enseignement dit "spécialisé" que l'on trouverait dans un L.P. par exemple ? Ne faut-il pas plutôt orienter cet enseignement en prenant en compte son environnement c'est à dire élargir son champ de savoirs dans une vision plus globale ? Car penser sans contexte, cela revient à marcher sans regarder devant. Comment construire une connaissance technologique si l'on se contente uniquement d'orienter son enseignement sur une approche structurelle, peut être nécessaire mais sûrement insuffisante ?
Ce choix orienté des programmes laisse peu de place à une réflexion culturelle, à une construction de schémas de pensée préconisée d'ailleurs par les grandes intentions de l'éducation technologique. Une culture quelle qu'elle soit ne peut se bâtir qu'au travers différents regards et non se résumer à une accumulation de pratiques. Le but de cet enseignement n'est pas d'enseigner des pratiques mais des savoirs sur ces pratiques. Ces savoirs doivent être définis en regardant les systèmes automatisés sous différents points de vue. La finalité ne doit donc pas s'orienter vers une spécialisation, mais elle doit
permettre de donner des éléments de réponses aux effets des automatismes, c'est-à-dire les relations qu'ils entretiennent avec les hommes, la société, les autres systèmes…
Après ce constat et ce questionnement, je propose de réfléchir sur de nouveaux enjeux de savoirs pour appréhender l'enseignement des systèmes automatisés au collège. Mon orientation didactique de cette proposition s'appuiera sur une approche systémique qui prendra en compte les regards structurels, fonctionnel, technique, sociologique, économique, historique… Je pense qu'avec une telle approche les systèmes automatisés prennent sens et valeur. Deux notions que l'on a du mal à trouver dans les compétences exigibles du programme. En fait, elles sont uniquement orientées sur du "faire" pensant que parce que l'on fait, on sait. Effectivement on sait faire, mais est-ce qu’un savoir-faire suffit pour une éducation technologique ?
Cette éducation se construit par rapport aux différents points de vue que je viens de citer au-dessus. La Technologie est bien une étude systémique et non pas systématique de la technique. Il faut donc préparer l’élève à la maîtrise sociale de la technique car ne mettre que de la technique dans une éducation technologique, ce serait abandonner toutes idées de contrôle social.
3. QUATRE PÔLES D’ENSEIGNEMENT
Pour orienter plus précisément ce champ de savoirs, nous choisissons de définir quatre pôles ou directions pour appréhender la globalité des automatismes : le pôle historique, le pôle économique et social, le pôle technique et le pôle créatif (voir tableau).
Ces quatre pôles forment un système de savoirs en interactions. L’approche systémique rassemble, associe et considère ces pôles dans leur ensemble les uns vis-à-vis des autres et dans leurs rapports à l’ensemble. Chacun garde son identité mais contribue à la finalité du système qui est d'appréhender les systèmes automatisés dans leurs contextes. L'éducation technologie a la chance de pouvoir mobiliser plusieurs champs disciplinaires et, par là, d'éviter la fragmentation du savoir. Elle s'enrichit des autres sciences tout en gardant sa spécificité. C'est bien la volonté de cette approche. Cette proposition d’orientation de cet enseignement s’appuie donc sur les principes de l’approche systémique.
Le premier est le principe d’interaction. Pour comprendre un pôle, il faut le considérer dans son contexte et chaque pôle s'enrichit des autres. Le deuxième est le principe de la totalité, la logique de l’ensemble des pôles prime sur chaque pôle qui le compose. Le troisième est le principe de la rétroaction, chaque pôle peut apporter une action correctrice sur l'autre. Ce sont ces principes qui donnent du sens au contenu de ces pôles.
À présent, il est nécessaire de proposer des pistes de réflexion. Ces pistes resteront sous forme d’un questionnement.
3.1 Le pôle historique
Dans ce pôle, c'est la construction historique des systèmes automatisés qui en question. À savoir : Qu'est ce qui a permis cette évolution ? Les notions abordées peuvent être les suivantes : l'histoire des systèmes, principe, les lignées, évolution et degré d'automatisation.
3.2 Le pôle économique et social
C'est la dimension culture d'entreprise de caractères technico-économique permettant d'appréhender les enjeux du monde économique. C'est aussi la dimension « domotique », dialogue homme-machine et gestion à distance. Les notions abordées peuvent être celles de rentabilité, de gain de temps, de profit mais aussi des notions sur l'incidence sociale par exemple le chômage, le partage du travail et puis la notion de la recherche constante du confort de l'individu…
3.3 Le pôle technique
Ce pôle s'orientera dans trois axes répondant aux questions suivantes : Qu'est ce qu'un système automatisé ? Comment fonctionne un système automatisé ? De quoi est composé un système ? Les notions abordées seront : action, détection, entrée, sortie, valeur ajoutée, structure, fonction, réseau de communication, chaîne fonctionnelle.
3.4 Le pôle créatif
L'enjeu de ce pôle est de donner envie de modifier son monde technologique en proposant des activités de conception-réalisation. Ces activités sont génératrices de savoirs et du goût à l'innovation donc motivantes. On développe le côté créatif, ingénieux ainsi que l'esprit d'initiative de l'élève si peu utilisé dans cette unité car souvent trop guidé.
Ces pistes de réflexion sur les savoirs étant posées, on peut à présent essayer de définir une organisation didactique pour les savoirs qui me paraissent pertinents et cohérents pour l'enseignement des systèmes automatisés. Le tableau ci-dessous favorisera la lecture.
4. CONCLUSION
Cette communication a mis en évidence un contenu d’enseignement des systèmes automatisés très structuraliste. En effet, il est essentiellement basé sur un regard extérieur à l’objet et ne prend pas en compte les relations sujet-objet. Nous sommes dans une procédure où la connaissance est descriptive. Cette proposition curriculaire apporte une volonté plus systémique de l’enseignement où les automatismes sont abordés sous différents points de vue.
SAVOIRS À ENSEIGNER
COMPÉTENCES TÂCHES POSSIBLES
Pôle historique : - l'histoire des systèmes - principe - lignées, - évolution, degré d'automatisation
- Distinguer la nature de l'évolution des automatismes
- Distinguer les trois types de système - Analyser et comparer l'évolution d'un
S.A. par leurs solutions techniques répondant à un même problème
- Observation comparative sur l'évolution de l'automatisation - À partir de photos, faire émerger
les types de systèmes manuels, mécanisé et automatisé (ex : portail…)
- -Observer l'évolution d'une caisse enregistreuse, d'un flipper…/ à des critères techniques, économique Pôle économique et social : Technico -économique - Domotique Dialogue homme -machine - - Gestion à distance
- Évaluer l'impact économique des apports des S.A. dans les entreprises - - Mesurer les incidences sociales pour
le citoyen et pour le travailleur
- Comparer le gain de temps dû à la robotisation dans le milieu
automobile
- Faire émerger l'évolution des métiers concernant la maintenance des S.A.
- Montrer l'amélioration des tâches ménagères ou prof. (Ex. lave-linge…)
- Montrer l'application de
l'ordinateur dans la gestion d'une maison
- Montrer les différentes possibilités - de communication (clavier,
commande vocale, voix synthétique)
- - Montrer les possibilités par la commande à distance (téléphone) Pôle technique : action, détection entrée, sortie, valeur ajoutée structure, fonction - modélisation - réseau de communication, chaîne fonctionnelle - rétroaction
- Énoncer la fonction d'un système en précisant la matière d'œuvre, l'état initial, final et la valeur ajoutée - Traduire la fonction par un schéma
modélisé
- Modéliser un système
- Distinguer le contrôle humain du contrôle machine
- Distinguer une logique programmée d'une logique câblée
- À partir de différents S.A. distinguer la matière d'œuvre (matière, énergie, information) et définir le but du système
- Pour les mêmes exemples, traduire les fonctions en schéma modélisé - À partir de S.A., montrer qu'il
s'auto-régule, ex. : thermostat dans une maison, gestion d'une serre.
Pôle créatif : - Bloc fonctionnel - Procédure - Condition - Conception - Réalisation
- Modifier un enchaînement d'actions en agissant sur la structure et / ou un programme
- - Concevoir un S.A. simple à partir d'éléments modulables ou matérialisés par un simulateur d'entrées / sorties
- À partir d'un nouveau CDCF, intervenir sur la structure et sur un Grafcet
- À partir de son propre CDCF, concevoir et réaliser un S.A. sur des maquettes modulables (Lego, Jeulin...) choix des capteurs / phénomène physique, choix des actionneurs / à la source d’énergie
