A. GIORDAN, J.-L. MARTINAND et D. RAICHVARG, Actes JIES XXVII, 2005
ET SI, POUR COMPRENDRE LES CHOSES,
NI LES MOTS NI LES DESSINS NE SUFFISAIENT !
Michel MARTIN
Université des Sciences et Technologies de Lille
MOTS-CLÉS : COMPRÉHENSION – DESSIN TECHNIQUE – COMPLIQUÉ – ARTEFACT
RÉSUMÉ : Nous montrons qu'en sciences et technologies industrielles, la seule lecture des divers documents graphiques, non reliés explicitement par des mots adéquats, est insuffisante pour faire deviner aux élèves de quelles choses précises il s'agit. De telles pratiques, basées sur le réflexe dit du « stimulus-réponse » voire du « signifiant-signifié », ne semblent pas leur permettre d'abord de comprendre ce dont il s'agit pour ensuite répondre de manière satisfaisante. Nous proposons alors de communiquer autrement en classe, notamment par l'usage de deux séries d'instruments adéquats.
ABSTRACT : As a researcher in pedagogy, we'll show that the mere deciphering of multiple graphic documents without any text to link them is inadequate to make those pupils understand the nature of those drawings. Given the complexity of some reference systems, we underline that those teaching pratices – basically stimulus-answer – can't allow pupils to reach a full understanding and, as a result, prevent them from answering properly. We suggest, thus, to communicate differently in class. To “give them a hand”, by defining with carefully chosen works.
1. INTRODUCTION
En Construction Mécanique1, le rapport aux savoirs relatifs aux techniques a un fort caractère normatif et prescriptif, selon les mots de F. Sigaut (1991). Cela se traduit, dans la description des systèmes techniques étudiés, par l'utilisation de mots, de dessins techniques, de tableaux et/ou de graphiques2 (genre FAST, pieuvre ou bête à cornes, diagramme SADT, etc.) dont la mise en relation avec les multiples choses étudiées n'est pas manifeste. L’insuffisance d'une telle démarche didactique, bloquant les élèves en les empêchant de comprendre, m’a amené à inventer une autre manière de communiquer et donc d'utiliser les mots et les dessins pour parler des choses.
2. RECHERCHE D'ÉLÉMENTS RESPONSABLES DE L'INCOMPRÉHENSION
2.1. Contexte montrant la présence de nombreuses difficultés
À la fin d'une évaluation portant sur l’Analyse Fonctionnelle et Structurelle (AFS) des Mécanismes du BTS (Brevet de Technicien Supérieur) en Maintenance Industrielle, nous avons demandé aux étudiants de nous écrire quelques mots traduisant ce qu’ils pensaient du dossier que nous leur avions préparé. De ce qu'ils ont dit, nous n'avons retenu que la persistance des difficultés de compréhension au niveau de la formulation des questions et de la signification des dessins techniques ou des documents représentant pour eux trop de choses différentes à étudier. Nous avons l'impression qu'ils sont comme saturés car ils ne comprennent pas toujours ce qu’il y a à faire et/ou comment le faire. Nous pouvons alors nous demander pourquoi tout leur semble si compliqué. En fait, les systèmes techniques industriels de référence, parvenant à un but grâce à des sous-systèmesen interactions dynamiques au niveau de divers mécanismes constitués d'objets techniques décomposables en objets et sous-objets technologiques3, font appel à des techniques de plus en plus modernes (à base d’informatique, d’électronique, etc.) et à différents types d'énergies (hydraulique, pneumatique, électrique, etc.). Parallèlement, les dossiers techniques fournis sont de plus en plus compliqués à comprendre car trop difficiles à déchiffrer ; cherchons donc à simplifier !
1 La construction mécanique est la discipline d’enseignement du dessin industriel, de la technologie, de la mécanique, etc.. La maîtrise de ces matières doit permettre aux élèves d'analyser, de concevoir et/ou de maintenir en fonctionnement des produits industriels répondant à des besoins identifiés.
2 La "bête à cornes", la "pieuvre" et le F.A.S.T sont des outils d’analyse de la valeur propres au cabinet A.P.T.E..
F.A.S.T. signifie : Function Analysis System Technic que l’on peut traduire par "Technique d’Analyse Fonctionnelle et Systématique"
3 Nous appelons " objet technologique " (non visible) toute forme spécifique issue de la décomposition d'un objet technique en plusieurs objets d'étude qualifiés de "technologiques" et servant de support à toute discussion ou à toute communication.
Malheureusement, comme le souligne J.-L. Lemoigne (1990), on « ne peut pas simplifier n'importe comment les documents et/ou les dessins sans craindre des conséquences sur la compréhension du fonctionnement du tout ». En effet, les choses sont physiquement bien organisées dans un système technique complexe lorsqu'il est en parfait état de fonctionnement, mais les documents sont compliqués à appréhender par les élèves. Tout comme le souligne E. Morin (1996) pour le système éducatif, nous pensons que dans un dossier technique, « les secteurs spécialisés du savoir y sont très compartimentés et se renferment chacun sur un domaine, souvent défini de façon artificielle, alors qu'ils devraient être reliés à un tronc commun et communiquer entre eux ». L'auteur nous offre aussi d'autres éléments propices à notre réflexion : « en même temps que se distinguent et se séparent les matières, il faut apprendre à apprendre, c'est-à-dire apprendre à la fois en séparant et en reliant, analysant et synthétisant. Il faut apprendre à considérer les choses et les causes ». À propos des choses et des causes, nous avons déjà fait appel (Martin, 2000), aux travaux de J.-L. Brisson& J.-F. Pradeau (1998), pour souligner l’intérêt d’une technique de dialogue, appelée « dialectique » et prônée déjà il y a vingt-cinq siècles par Platon. Pour le grand philosophe, il convient de « saisir d'abord la raison de ce qu’est chaque chose », son rôle en quelque sorte. Or, cela ne correspond pas à ce qui est prescrit habituellement en Construction Mécanique. Notre souci, comme le souligne J. Delattre (2000), ne consiste qu'à « aider les élèves des sections scientifiques et technologiques pour qu'ils accèdent par étapes progressives et rigoureuses à la connaissance vraie et adéquate des objets ».
2.2. Les certitudes des experts fondent l'échec des élèves, mais ouvrent aussi d'autres espoirs Selon Y. Deforge (1981), il est établi « qu’une vue en perspective est une source indéniable de renseignements »4, utiles et nécessaires pour connaître parfaitement la chose dessinée. Or, selon les chercheurs de l’IREM (1998), la plupart des élèves ne savent pas lire « une figure géométrique en perspective puisqu'ils la regardent comme si ce n'était qu'une figure plane ». Avec J. Leplat (1991), nous pensons que ceux qui savent déjà « ne naissent pas compétents mais le deviennent », « avec la collaboration d’un adulte ou d'un autre compagnon plus capable », selon L. Vygotski (1934). D'autre part, les travaux de R. Baldy, J.-F. Chatillon ET M. Capodi (1993) montrent que, pour les débutants, « tout se passe comme si le traitement des rapports spatiaux qui organisent la figure plane prépare le traitement de ceux qui organisent le dessin en perspective et non l'inverse » ! Les travaux sur le dessin technique de P. Rabardel et A. Weill-Fassina (1987) et ceux sur la didactique de la géométrie de G. Vergnaud et al. (1988) sont à citer à l’appui de ce constat. En résumé, comme
le soulignent avec justesse J. Rogalski & R. Samurçay (1993), montrer ou regarder les choses, notamment par des représentations externes, signifiant quelque chose pour les enseignants, ce n’est pas pour les élèves les voir ni les comprendre, c'est-à-dire signifier la même chose. Autrement dit, les élèves ne peuvent donc pas toujours construire naturellement des représentations internes acceptables, c'est-à-dire des représentations conceptuelles adéquates par rapport aux systèmes de référence. Nous pensons qu'on peut donner là un début d'explication à l'échec massif des élèves puisque les renseignements graphiques présentés en 3D5 le sont toujours avant les documents réponses dessinés en 2D6. Quant aux mots explicatifs (diagramme SADT, bête à cornes , etc.), illustrant les différents types de documents, ils sont placés de-ci, de-là ; comme si cela allait de soi !
2.3. Le besoin d'aider les élèves se fait sentir
En réalité, tout comme le système technique à étudier, le dessin d’ensemble le représentant forme un tout indissociable et toutes les choses le constituant sont dessinées7 en même temps quelle que soit leur importance alors que dans la réalité fonctionnelle, à un instant donné et en fonction de ce qu’il y a à faire, chacun des éléments n’est pas égal devant l’autre et se distingue ou non en fonction de ce qu’il « sait faire », c’est-à-dire de ce qu’il signifie. Or, comme nous le rappelle A. Mucchielli (2005), « les choses ne signifient pas d'elles-mêmes mais elles "prennent sens" après un long travail de l'intelligence qui est un travail de mise en relation et en configuration ». Il faut donc aider les élèves à s’y retrouver dans ce « fatras phénoménal » car, d'après W. Köhler (1929), K. Koffka (1924) & P. Guillaume (1937), « l'esprit humain met spontanément les choses en relation »8, mais pas forcément en les rangeant dans la bonne catégorie. Face à l’insuffisance d'une structure implicite du genre signifiant-signifié, empruntée à F. de Saussure (1916), nous allons faire appel à la tradition anglo-saxonne proposée par J.C. Sallaberry (1997), en utilisant la notion d’objet référent9. Cela nécessite de préciser ce dont on veut parler avant d'en parler comme par exemple lorsqu'il s’agit de transmettre un message technique compliqué et univoque. Dans ce cas, la réussite de la communication ne peut pas se faire sans avoir défini le sujet, c’est-à-dire l'objet d'étude.
4 Lorsque cela n’a pas un rapport direct avec l’informatique, c’est-à-dire avec le numérique, nous préférons le terme de renseignements à celui d’informations "pour bien marquer qu’il s’agit d’une communication en direction d’un être humain avec ses compétences et son statut professionnel", selon Y. Deforge (1981).
5 "3D" signifie trois dimensions : largeur, hauteur et longueur représentées non en vraie grandeur car " obliquement" sur une vue en perspective ou sur une maquette numérique issue d'un modeleur ou d'un logiciel de CAO
6 "2D" signifie deux dimensions représentées sur une ou plusieurs vues propres à la zone d'observation
7 Nous voulons parler des traits interrompus courts ou pointillés qui représentent ce qui est placé derrière telle ou telle pièce et des traits mixtes fin à deux tirets qui sont utilisés pour montrer des éléments proches ou en avant d’un plan de coupe.
8 Il peut s'agir, selon A. Mucchielli A. (2005), des relations suivantes : relation de causalité linéaire, de réciprocité, de concomitance, de coexistence, d'imbrication, d'englobement, d'opposition, de complémentarité, etc..
Dans notre domaine, vu la multitude de choses, de signifiants et de sous-signifiants, nous pensons qu’il est indispensable de définir au préalable les objets et sous-objets référents, résultant de ce dont on peut parler. Cela peut se présenter sous la forme d’une question posée ou formulée en termes d’objectif (verbe à l’infinitif avec complément d’objet). Mais attention, il ne s’agit pas de pédagogie par les objectifs (ou P P O), pouvant conduire, selon D. Poisson (1988), à « une atomisation destructurante du savoir, réduit à une succession de conditionnements ». Rien de tel n'est à craindre ici car notre méthode de communication, faisant appel à la notion d’objet référent, s'appuie fondamentalement sur la notion de représentation mentale (concept inconnu de la PPO).
3. QU'Y A-T-IL DE NOUVEAU DANS NOTRE MÉTHODE DE COMMUNICATION
3.1. Autrement dit, de quels processus de communication parlons-nous ?
Depuis le début, nous proclamons que, pour interroger précisément les élèves, à propos de systèmes techniques complexes, il ne suffit pas de leur plaquer des dessins arrosés de quelques mots à partir desquels ils doivent répondre. Or, par les seuls mots de nos discours, rien ne nous dit que vous avez réussi à nous comprendre, c'est-à-dire à construire des représentations mentales adéquates par rapport à ce dont on a parlé, sauf peut-être si nous vous interrogeons et si vous formulez ce que vous pensez avoir vraiment compris. Dans une telle situation, Z. Zhang (1997) souligne que pour un objet référent donné, il est possible de « transformer ses représentations internes directement en représentations externes, c'est-à-dire de concevoir et produire des artefacts10 par extériorisation », (textes, paroles, dessins, objets techniques, danse, mimes, etc.). Ainsi, dans toute situation-problème d'apprentissage (figure 1), nous pensons que la présence d'un quatrième facteur est indispensable pour compléter les modèles classiques cités ci-dessus et cela, quel que soit le niveau de complexité de l'objet référent. On peut maintenant imaginer une situation-problème où l'élève, d'abord préoccupé par l'objet référent, essaye ensuite d'interpréter les représentations externes disponibles lui permettant de construire des représentations mentales adéquates afin de produire des artefacts satisfaisants. Au sens donné par P. Béguin (1994), « ces représentations externes plus ou moins symboliques sont des productions artificielles, c’est-à-dire non naturelles puisque réalisées par l’homme et répondant à un objet référent, il s'agit donc bien d’artefacts » ! Par la même occasion, la figure 1, en tant qu'artefact, complète notre travail d'écriture et devient une autre source
9 Cette nouvelle structure est appelée : "signifiant-signifié-référent"
10 Un artefact est une production non issue de la nature et donc artificielle, mais qui a un rôle représentatif pour un concepteur.
signifiante (avec les mots déjà évoqués), favorisant ainsi votre construction de nouveaux signifiés peut-être mieux adaptés à ce dont on parle, en attendant l'évaluation de vos propres productions.
R.E. (signifiant) R.I. (signifié) Objet référent
OK
R.E. (artefact)Figure 1 : Modèle représentant le principe d'un processus de communication dit "complexe"
3.2. Illustration de notre proposition didactique et méthodologique
Pour illustrer notre proposition, nous avons pris un travail réalisé antérieurement (Martin, 2000). Dans une perspective de rationalisation de la fabrication d'une Plaque 2, il est demandé à des élèves de seconde générale et technologique de réaliser, à partir du dessin d'ensemble du mécanisme (figure 2), le dessin de définition de l'architecture d'une Plaque 2 (figure 3). Or, le mécanisme réel est imbriqué dans plusieurs phénomènes en relations fonctionnelles qu'il faut savoir identifier à partir du dessin d'ensemble. En effet, les travaux effectués par P. Rabardel (1982), P. Rabardel, M. Neboit et O. Laya (1985) et M. Martin (1996 et 1998) montrent que l’analyse d’objets techniques courants représentés seulement par des dessins techniques (ne montrant que les formes et la structure des éléments) reste incomplète voire impossible selon le niveau de pré-requis des élèves, ce qui les bloque et les empêche de comprendre. Selon les auteurs, c’est la connaissance supplémentaire par les élèves de la définition fonctionnelle associée à la définition structurelle des différentes formes de l'objet, ce que P. Rabardel (1993), appelle la fonctionnalité technique (figure 4), qui constitue la première condition pour comprendre le dessin de la Plaque 2. Sur la figure 4, nous avons reporté une partie de l'ADFS, c'est-à-dire l'Aide Double Fonctionnelle et Structurelle qui joue le rôle d'instrument, au sens de P. Rabardel et P. Vérillon (1985). Cela permet de mettre en relation par des mots choisis les différentes choses qui composent la Plaque 2. Dans de telles entreprises pédagogiques, où il s'agit de ranger les multiples sous-objets technologiques issus de la décomposition, nous avons utilisé le principe en 3 temps de J.-F. Richard (1995).
Module pince Plaque 2 fixée Module Pince fixé Vis d’assemblage vissée
JEU
Figure 2 : Dessin d'ensemble partiel Figure 3 : Dessin de définition de la Plaque 2 en quatre vues
(pour )FIXER
le Module Pince sur la Plaque 2 (il faut:)
Liaison fixe
(puis en 2°) PLACER
une vis d ’assemblage dans le Module Pince
Trou de passage (en 1°) EMBOITER la Plaque 2 dans le Module Pince Rainure (et en 3°) VISSER la vis d ’assemblage dans la Plaque 2 Trou taraudé Structure répondant à la fonction (nom ou sujet de la phrase) Fonction (verbe + complément)
Figure 4 : Exemple de fonctionnalité technique dite ADFS
3.3. Et quand les choses se complexifient, que faisons-nous pour aider les élèves à se former ? Pour des experts, A. Weill-Fassina et P. Rabardel (1985) soulignent l’importance et le « rô1e d'instrument de simulation que joue cet outil graphique qu’est le dessin technique ». Par contre, pour les élèves, il s'agit de renforcer cet effet de simulation. Or, nous avons montré, (Martin, 2003), qu'une 1re série d'instruments (figure 5), permettant d'illustrer l'ADFS, est indispensable pour construire des représentations internes de niveau supérieur. Lorsque ces aides dites sur les entrées se présentent sous la forme d'un dessin animé11 en 2D, cela favorise l' assimilation des fonctions décrites, au sens de J. Piaget et donc l'acquisition de compétences incorporées, au sens de J. Leplat (1995). Ainsi, en lisant sur la figure 5, du 1er croquis placé à gauche au 4e, les élèves imaginent parfaitement le déroulement de chacune des opérations décrites dans l'ADFS. Il ne reste plus alors
11 Les élèves peuvent faire fonctionner le diaporama en arrêt sur image, au ralenti, en accéléré, en marche avant ou arrière.
qu'à favoriser l'explicitation de ces compétences, au sens de P. Pastré (1999). Or, nous avons montré dans nos recherches (Martin, 2003), qu'une 2e série d'instruments constituée par un jeu de cartes des possibles, c'est-à-dire des images floues, au sens de J.C. Lebahar (1986), est indispensable pour permettre de simuler le processus d'élaboration des artefacts. En reconnaissant, sur ce qui leur est proposé, quelque chose qu'ils ont déjà en tête, les élèves s'accommodent, au sens de J. Piaget, de cette 2e série d'aides dites sur les sorties. Dans cette phase d'équilibration, au sens de J. Piaget, l'élève comprend de mieux en mieux ce dont il s’agit et ce qu’il faut faire, ce qui le conduit à l'élaboration du dessin de la Plaque 2 (figure 3).
Module Pince VIS Module Pince VIS Module Pince VIS Module Pince VIS Plaque
2 Plaque 2 Plaque 2 Plaque 2
Figure 5 : Représentation statique de la simulation cinématique indispensable à
la mise en compétence
4. QUELQUES MOTS À PROPOS DE TOUTES CES CHOSES, EN CONCLUSION…
Nous venons de montrer que pour comprendre les choses, ni les mots employés, ni les dessins ne suffisent et qu'il convient d'accompagner autrement les élèves pendant leur formation car, selon L. Vygotski (1934), ce « qu'ils savent faire aujourd’hui en notre collaboration, ils sauront le faire tout seuls demain », en entreprise ! Nous pouvons alors regretter qu'actuellement, le dessin technique toujours présent dans les sujets d'examen, en tant qu'outil ou langage parfaitement maîtrisé par les experts, pose encore autant de problèmes au niveau de son apprentissage tandis que l'installation des nouvelles technologies (usage intensif en classe des logiciels de CAO, par exemple), semble masquer ces non-savoir-faire, selon A. Weill-Fassina et P. Rabardel (1985) et, plus récemment, P. Béguin (1994). Nous pensons qu'en voulant à tout prix rendre visibles toutes les choses qui ne peuvent pas déjà l'être dans l'esprit des élèves, on a oublié d'inventer et/ou de développer une autre manière de communiquer à propos de certaines choses intéressantes à connaître, notamment en Construction Mécanique, mais aussi peut-être dans toutes les autres matières ainsi que dans toutes les classes depuis l'école primaire jusqu'à l'université !
BIBLIOGRAPHIE
BALDY R., CHAILLON J.-F., CAPODI M. (1993). Dessin plan, dessin en perspective : étude des effets de transfert chez les adultes débutants. In Espaces graphiques et graphismes d’espaces, La pensée sauvage, pp. 17-34.
BÉGUIN P. (1994). Travailler avec la CAO en ingénierie industrielle : de l’individuel au collectif dans les activités avec instruments. Thèse de Doctorat en Ergonomie, CNAM de Paris.
BUISSON L., PRADEAU J.-F. (1998). Vocabulaire de Platon. Ellipses.
DEFORGE Y. (1981). Le graphisme technique, son histoire et son enseignement. Paris : Champ Wallon.
DELATTRE J. (2000). Présentation du numéro 26 de la revue Spirale. In Culture scientifique et culture technique à l’école, Spirale 26, Revue de Recherches en Éducation, p. 8.
IREM de Strasbourg, (1998). Voir et raisonner : à la conquête de l’espace au collège. Repères IREM, 33, 26-33.
LEBAHAR J.-C., (1986). Le travail de conception en architecture : contraintes et perspectives apportées par la CAO. Le travail Humain, 49(1).
LEMOIGNE J.-L. (1990). La modélisation des systèmes complexes. Paris : AFCET Systèmes. LEPLAT J. (1991). Compétence et ergonomie. In Modèles en analyse du travail, Liège : Mardaga, pp. 263-278.
LEPLAT J. (1995). À propos de compétences incorporées, Le développement des compétences. Éducation Permanente. 123.
MARTIN M. (1996). Méthode de Formation Pédagogique Psychologique Professionnelle. Mémoire de Maîtrise, USTL de Lille.
MARTIN M. (1998). Méthode de Formation Pédagogique Psychologique Professionnelle. Mémoire de DEA, USTL de Lille.
MARTIN M. (2000). Pour une démarche d’apprentissage, plus scientifique que prescriptive, en technologie au lycée, Culture scientifique et culture technique à l’école, Spirale, 26, Revue de Recherches en Éducation, pp. 187- 220.
MARTIN M. (2003). Pourquoi et comment rendre pédagogique la communication technique, Thèse de Doctorat en Sciences de l’Éducation, USTL de Lille.
MORIN E. (1996). Notes éparses pour un Émile contemporain. In Contributions du colloque sur "l'avenir de l'école rurale" et de la journée des "rythmes scolaires", Fenêtres sur cours, 114, p. 75.
MUCCHIELLI A. (2005) Étude des communications : Approche par la contextualisation, Paris : A. Colin, Collection U, p. 52.
PASTRÉ P. (1999). L’ingénierie didactique professionnelle. In Traité des sciences et des techniques de la Formation (P. Carré et P. Caspar éds), Paris : Dunod, p. 410.
POISSON D. (1988). Une stratégie d’enseignement des mathématiques : la mathématisation de situations intégrant l’informatique comme outil et mode de pensée. Thèse de Doctorat en Sciences de l’Éducation, USTL de Lille, p. 295.
RABARDEL P. (1982). Influence des représentations préexistantes sur la lecture du dessin technique. Le travail humain, 45, 2, 251-266.
RABARDEL P. (1993). Micro-genèse et fonctionnalité des représentations dans une activité avec instrument. In Représentations pour l’action. Octarès Éditions, p. 128.
RABARDEL P., NEBOIT M., LAYA O. (1985). Les stratégies visuelles dans la lecture de dessins techniques : effets des objets représentés et de la compétence des sujets. Le travail humain, 48, 4, 359-371.
RABARDEL P., VÉRILLON P. (1985). Relations aux objets et développement cognitif. In Actes des VIIes journées Internationales sur l'Éducation Scientifique, Chamonix.
RABARDEL P., WEILL-FASSINA A. (éds) (1987). Le Dessin Technique. Paris : Hermès.
RICHARD J.-F. (1995). Les activités mentales, Comprendre, raisonner, trouver des solutions. Paris : A. Colin, p. 72.
ROGALSKI J., SAMURÇAY F. (1993). Représentations de référence : outil de contrôle d’environnements dynamiques. In Représentations pour l’action, Octares Éditions, p. 186.
SALLABERRY J.-C. (1997). La représentation en questions. Représentations en Formation, Spirale H S 2, Revue de Recherches en Éducation, p. 14.
Saussure (de) F., (1916), Cours de linguistique générale, Payot.
SIGAUT F. (1991). Les points de vue constitutifs d’une science des techniques, essai de tableau comparatif. In Perrin J., Construire une science des techniques, Éditions Limonest : L’interdisciplinaire, pp. 381-397.
VERGNAUD G. (1988). Questions de représentation et de formulation dans la résolution de problèmes mathématiques, Annales de didactique et de sciences cognitives, ULP, IREM, Strasbourg, 1, 33-56.
VYGOTSKI L. S. (1934). Pensée et langage. traduction de Françoise Sève, Paris : La dispute, 1997, p. 353.
WEILL-FASSINA A., RABARDEL P. (1985). Le dessin technique est un instrument graphique de pensée et de communication professionnel : Points de repères, Le travail humain, 48, 4.
ZHANG Z. (1997). The nature of external Représentations. In Problem Solving, Department of Psychology, The Ohio State University, p. 182.
