Olga Kasatkina, Docteure en Sciences de l'Éducation

Directeur de thèse : Professeure Erica de Vries, Université Grenoble Alpes, LaRAC, Professeur Jean-François Boujut, Université Grenoble Alpes, et Maitre de conférences Cédric Masclet, Université Grenoble Alpes

Jury de thèse : Maitre de conférences HDR Karine Bécu-Robinault (ENS de Lyon, Rapporteur), Professeur Pascale Brandt-Pomares (ESPE d'Aix-Marseille, Rapporteur), Professeur Philippe Girard (ESPE Aquitaine, Examinateur), Professeur Franck Amadieu (Université de Toulouse, Examinateur), Monsieur Thimothée Sylvestre (Directeur Minatec Ideas Laboratory CEA, Examinateur), Professeure Erica de Vries (Directrice de thèse), Professeur Jean-François Boujut (Co-directeur de thèse), Professeur Cédric Masclet (Co-directeur de thèse)

Date de soutenance : 16 février 2018

Résumé :

Nous assistons aujourd’hui à une prolifération d’outils sociotechniques pour assister l’homme dans des tâches multiples. Ces outils sont de plus en plus visuels, sémiotiques, graphiques, en opposition au texte. Un domaine d’application par excellence est la conception individuelle ou collective. Les supports graphiques y jouent un rôle à la fois dans le processus d’élaboration d’un projet et dans l’enregistrement du produit comme résultat. Des outils sémiotiques sont très largement utilisés dans la formation scientifique et technique ainsi que dans des pratiques professionnelles liées aux métiers des ingénieurs. De multiples outils graphiques font l’objet d’un enseignement, d’autres sont employés sans être enseignés au préalable et font appel à des connaissances tacites. Enfin, certains outils sont l’objet d’enseignement dans des domaines spécifiques puis utilisés par d’autres corps de métiers.
La thèse présentée contribue à décrire le rôle des représentations externes dans des phases amont de la conception innovante et à donner des éléments d’ingénierie pédagogique pour former aux métiers en lien avec l’innovation. La première étape de la recherche est de construire, à partir de la littérature, une grille de lecture de ces outils. Nous nous appuyons sur des courants de pensée complémentaires sur la part de la cognition dans ces objets partagés, phénomènes et représentations externes. Plus particulièrement, nous faisons ici référence aux objets intermédiaires, représentations externes, et artefacts cognitifs. La grille d’analyse est conçue pour expliciter le rôle des outils génériques et spécifiques au domaine mobilisés dans les phases amont de la conception innovante. Cette grille permet de prendre en compte les dimensions relatives à la situation de la conception, aux outils et aux représentations pour opérer un choix d’outil adapté à une situation ou pour réaliser une classification lors d’une formation aux outils sociotechniques d’aide à la conception.
L’objectif de la deuxième étape de notre travail est de focaliser sur la construction des représentations pendant les phases créatives d’innovation et de comprendre ce processus. Nous cherchons à coordonner les notions de fonction cognitive des représentations et d’attribution du sens dans une situation précise telle que la séance de créativité. Nous parlons de « fonctions cognitives des représentations » dans le sens des actions (objectivation, communication, traitement) qu’elles rendent possibles. Les fonctions cognitives des représentations se réalisent en assistant les activités cognitives pendant la génération d’idées. A travers l’analyse qualitative d’un cas, nous mettons en évidence les caractéristiques fonctionnelles des outils sociotechniques mobilisés pendant les séances de créativité et formulons une fonction spécifique à l’activité de génération d’idées : la modulation d’ambiguïté. Le bénéfice de l’analyse des représentations externes construites dans une situation réelle de génération d’idées est ainsi double. D’une part, il s’agit de produire des connaissances sur les fonctions cognitives des représentations externes spécifiques aux phases amont de la conception innovante. D’autre part, elle permet de proposer une formation à ces outils et représentations en prenant en compte les éléments du contexte.
Dans la troisième étape de notre recherche, nous nous orientons vers les outils et les représentations développés dans les domaines techniques. Dans ces domaines, les outils graphiques garantissent une communication efficace et la moins équivoque possible puisque le langage naturel ne peut satisfaire qu’en partie cette exigence. Ces outils graphiques, pris comme aides externes à la cognition, retiennent de plus en plus l'attention des chercheurs en conception collaborative et celle des équipes de conception technique. Certains de ces outils sont enseignés dès le collège, puis au lycée, à l’IUT et dans la formation des ingénieurs. Nous étudions l’un des outils graphiques nécessitant appropriation : le schéma cinématique, un outil à la fois monosémique et spécifique au domaine. La fonction des schémas cinématiques est la compréhension et le raisonnement sur le mouvement des mécanismes représentés. L’apprentissage de la mécanique est ainsi accompagné d’une appropriation des formats de représentation spécifiques au domaine. Nos questions concernent cette compréhension du mouvement, à partir d’un schéma cinématique, en fonction du lapse de temps écoulé depuis la formation et son utilisation plus ou moins récente. Or, malgré la nature monosémique du schéma cinématique, et en dépit de l’existence des normes française et internationale, les formats employés dans l'enseignement peuvent différer du format canonique. Les deux modifications introduites sont l’utilisation de la couleur et la projection en 3D. Cette dernière a été intégrée à la norme. A l’issue de l’expérience, l’hypothèse de l’effet du format de la représentation issue du courant de recherche sur l’apprentissage multimédia est confirmée. Nos résultats montrent cependant l’importance de la prise en compte du niveau d’expérience avec les outils. Les étudiants possédant des connaissances approfondies dans le domaine de la cinématique et ayant récemment utilisé l’outil (niveau IUT) semblent manipuler le contenu d’une représentation spécifique au domaine indépendamment de son format. Il semble que la représentation en trois dimensions favorise la compréhension des mouvements des mécanismes pour ceux qui n’ont pas manipulé l’outil récemment (niveau Master). Néanmoins, puisque les deux formats (deux et trois dimensions) font partie de la norme et sont donc tous deux enseignés, on ne peut se prononcer sur un effet intrinsèque éventuel de la représentation en trois dimensions.
Les résultats de notre recherche sont applicables dans la formation des ingénieurs et dans l’activité de conception innovante. Ils concernent les outils sémiotiques génériques, spécifiques au domaine et au contexte. En effet, la grille d’analyse d’outils, les connaissances sur les fonctions des représentations et l’influence des propriétés du leur format sur la compréhension pourront permettre aux spécialistes de fonder le choix d’outils dans une variété de situations.

 

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Mis à jour le 28 juin 2018