L'utilisation des TIC selon une problématique didactique plutôt que ...

L'utilisation des TIC selon une problématique didactique plutôtque pédagogique : l’exemple de CoDiMI et son évaluationdidactiqueThe use of Technologies of Information and Communication witha Didactic Point of View instead of an Educational one : TheExemple of CoDiMI and its didactic evaluationYves Cartonnet (responsable de la correspondance) et Michaël HuchetteLaboratoire Interuniversitaire de Recherche sur l’Education Scientifique et TechnologiqueEcole Normale Supérieure de Cachan61, avenue du président Wilson94230 Cachancartonnet@dgm.ens-cachan.frRésuméCet article décrit une formation innovante à la conceptionmécanique distribuée, entre deux sites distants, mise en place àl'Ecole Normale Supérieure de Cachan : "CoDiMI". L’enjeuest la prise en compte de l’évolution des pratiques de travailindustrielles dans les contenus d’enseignementprofessionnalisant. Nous précisons les objectifs de cetteformation, son organisation pédagogique et quelques critèresretenus pour son évaluation didactique.AbstractThis article describes an innovating training, called "CoDiMI",of cooperative mechanichal design, between two places, at theEcole Normale Supérieure de Cachan. The reason of ourproject is the important place of the computer in the industrialwork. The article deals with the aims of this training, itspedagogical organisation and the criterions which were chosenfor its didactic evaluation.Une problématique didactiqueOn peut vouloir introduire les TIC (Techniquesd’Information et de Communication) pour améliorerl’efficacité d’un enseignement dont les contenus sontfixés. Je parlerai alors de problématique pédagogique.Ou bien, dans une problématique didactique, on peutvouloir introduire les TIC parce qu’elles sont utiliséesdans les pratiques industrielles et qu'elles les modifient.Nos formations, à l’ENS de Cachan, sont des formationstechniques, du supérieur, professionnalisantes. Parconséquent, pour que nos formations prennent encompte l'informatisation et les nouvelles organisationsdu travail, nous avons conçu, pour les étudiants deLicence du Département de Génie Mécanique, uneformation de bureau d’études utilisant les TIC :CoDiMI. Il s’agit d’enseigner la Conception Distribuéede Machines Industrielles. Les TIC sont alorsconsidérées comme des outils, liés à des concepts et desméthodes, devant être introduites dans les contenusd’enseignement. Ces derniers constituent en effet l’objetd’étude de la didactique.Le besoin de formations innovantesDepuis les années 1980, l'organisation des entreprises achangé, en ce qui concerne les grandes entreprisesindustrielles des pays occidentaux, pour aller d'uneorganisation séquentielle à une organisation de typeingénierie concourante ou simultanée. "Avec lesméthodes de l'ingénierie simultanée, il y asimultanément définition du produit, de ses moyens deproduction et de tous les autres moyens nécessairespendant le cycle de vie du produit, y compris sonsupport logistique.[…] Aussi l'ingénierie simultanéenécessite-t-elle de faire travailler ensemble des hommesde métiers différents dans des équipestransfonctionnelles." (Hennebelle & Lafrance 1997).D'un point de vue de formateur, il devient nécessaire deformer chaque futur concepteur au travail en équipe.Parallèlement, le métier de concepteur s'est doté d'outilsinformatiques :- pour effectuer des tâches répétitives automatisables,- pour garder en mémoire et réutiliser des solutionsexistantes,- pour résoudre des problèmes programmablesd'optimisation de solution,- pour simuler des comportements de machine,- pour effectuer la veille technologique,- pour communiquer à distance.Dans l'objectif de professionnaliser l'étudiant, il estnécessaire de prendre en compte l'utilisation de cesnouveaux outils dans la formation à la conceptionmécanique.

Or ces pratiques professionnelles sont actuellement trèsdiversement prises en compte dans la formation desingénieurs de bureau d'études, en particulier en ce quiconcerne l'organisation du travail et l'utilisation des TIC(Cartonnet & Martinand 2000). La formation CoDiMIest innovante parce qu'elle prend en compte ces deuxaspects. Par rapport aux formations en alternance, auxstages en entreprise et aux enseignements de type projet,la formation CoDiMI est une formation de 20 heures quia lieu à l'école et non en entreprise. Elle se présente sousla forme d'une simulation de situation professionnellequi se rapproche d'une situation professionnelle quant àl'organisation du travail et l'utilisation d'outilsinformatisés de communication à distance, de calcul etde recherche documentaire. La simulation permet aussid'avoir une vision d'ensemble du projet (du cahier descharges au dossier d'avant-projet de la machine àconcevoir, en seulement 20 heures) grâce à la réalisationen temps masqué de certaines tâches. Celles-ci ont étépréparées à l'avance par les enseignants.La formation CoDiMIL'objectif de la formation CoDiMI est donc double.D’une part, il s’agit de former les étudiants à laconception mécanique distribuée, i.e. de les rendrecapables de proposer des solutions techniques parrapport à un cahier des charges donné ; d’évaluer lespropositions énoncées ; de décider d’une solution àretenir comme optimum par rapport aux performancesvisées pour le produit conçu. D’autre part, pour intégrerdans nos contenus d’enseignement l’usage professionneldes TIC, pour enseigner aux étudiants les “ technologiesde l’intelligence ”, nous utilisons un site documentairede veille concurrentielle, sur réseau Intranet ; un logicielde calculs pour l’ingénieur (mathcad) ; un logiciel dedialogue par écrit (ICQ) et un poste de visioconférenceavec banc-titre, par réseau ATM.La formation a été suivie par deux promotionsd'étudiants en licence de technologie mécanique à l'ENSde Cachan en mars-avril 1999 et février-mars 2000. Unepromotion est divisée en six groupes de quinzeétudiants, voir figure 1. Ces groupes sont jumelés deuxà deux. Dans chaque groupe sont constituées deséquipes de trois étudiants. Chacun de ces trinômestravaille à distance avec trois autres étudiants du groupejumelé. Ils forment donc des unités de travail de sixétudiants. Les groupes sont dans deux bâtiments distantsd’une centaine de mètres.Chaque trinôme travaille d’abord 4 heures à unerecherche documentaire de l’existant dans un but deveille concurrentielle, hors coopération. Ensuite,pendant 16 heures (deux fois huit heures consécutives),les trinômes travaillent selon un protocole de conceptiondistribuée. L'un s'occupe de la chaîne cinématique,l'autre du carter et du système de réglage. Ils doiventproduire ensemble l’étude d’avant-projet d'une pompedoseuse montrant la faisabilité de leurs propositions.Chaque trinôme rend le plan d'avant-projet d'une partiede la pompe doseuse à concevoir.Courrier électronique(logiciel ICQ)Visioconférence avecbanc-titreInternetInternetFigure 1 : description de la situation d’enseignement de la conception distribuée de machinesindustrielles en Licence de Technologie-mécanique, à l’ENS de Cachan.

selon leur ordre de passage en formation. Il leur estdemandé de donner les difficultés qu'ils ont rencontréeslors de la formation CoDiMI. Sur les deux années, 145étudiants ont répondu à ce questionnaire.3. Un questionnaire fermé de type "question à choixmultiple" a été donné à remplir juste après lequestionnaire ouvert. Entre autres, les étudiants doiventy exprimer le degré de difficulté qu'ils ont eu à utiliserle dispositif de visioconférence (Très facile / plutôtfacile / plutôt difficile / très difficile). Sur les deuxannées, 145 étudiants ont répondu à ce questionnaire.Dans le questionnaire fermé de 2000 (rempli par 68étudiants), on leur demande en complément de préciserleur réponse.RésultatsLa figure 3 indique les réponses au questionnairefermé. Il montre que 11% des étudiants (Parmi les 46trinômes enregistrés en visioconférence, 12 sontconcernés, i.e. 26%) se souviennent avoir eu desdifficultés à utiliser la visioconférence et ont répondu"Très difficile" ou "Plutôt difficile". Par ailleurs, dans lequestionnaire ouvert, à la question "Quelles difficultésavez-vous rencontrées lors de la formation CoDiMI ?",seulement 3% (5 sur 145) évoquent spontanément desdifficultés d'utilisation du dispositif de visioconférence.On peut donc penser qu’ils se sont appropriés l'usage del’outil assez facilement.Utiliser la visioconférence :Très facile43%Autre2% Très difficile1%Plutôt facile44%Plutôt difficile10%Utiliser le logiciel ICQ :Très facile50%Plutôt difficile4%Plutôt facile46%Figure 3 : difficultés exprimées(échantillon de 145 étudiants sur deux ans)Pour valider et préciser les réponses apportées auxquestionnaires, nous avons confronté l’avis desétudiants et leurs difficultés réelles, celles qu’ils ontrencontrées pendant la formation, et en particulier lapremière fois qu’ils ont utilisé le dispositif.L'observation et l'analyse de ces séquences enregistréespermettent d’identifier les difficultés de réalisation des"tâches secondes". Elles sont présentées en figure 4.Sur les 46 trinômes enregistrés, 39% ont eu à unmoment donné des difficultés d’utilisation du dispositifde visioconférence, ayant comme conséquencel’expression par l’autre groupe d’un problème decompréhension. Cela représente plus d’un trinôme surtrois, c’est supérieur au taux de réponse auquestionnaire (39% des trinômes contre 26%). Troistypes de difficultés ont été repérées :• Hors-champ caméra : Les étudiants ne sont pasvisibles par l'autre groupe car ils sont hors champ de lacaméra qui les filme. Le groupe distant s'en plaint.• Volume sonore : Les étudiants ne sont pas entendusde l'autre groupe car ils ne parlent pas assez fort. Legroupe distant s'en plaint.• Banc-titre : les étudiants n'écrivent pas assez grandou ne disposent pas correctement la feuille sur le banctitre.Le groupe distant s'en plaint.Cependant ces erreurs de manipulation sont corrigées àAu moins une difficultéHors-champ caméraVolume sonoreBanc-titre7%7%30%39%Pourcentagede trinômes(sur 46 autotal)0% 20% 40% 60%Figure 4 : Difficultés effectives observées(échantillon de 46 trinômes sur deux années)chaque fois de façon immédiate par un réglage del'artefact. Les schèmes d'usage de la fonction"visiophone" sont donc élaborés spontanément dès lapremière utilisation. Par contre les schèmes d'usage dubanc-titre se construisent après plus d'erreurs demanipulation.Qu'en est-il de la construction des schèmes d'actioninstrumentée ? Comme nous l'avons expliqué plus haut,les schèmes d'action instrumentée sont relatifs aux"tâches premières", qui sont des actes globaux dirigésvers le but principal du sujet, actes où s'insèrel'instrument.Il est remarquable (Figure 5) que seulement 54 % destrinômes utilisent à la fois l'expression orale etl'expression écrite (i.e. le banc-titre) pour transmettrel’information principale : la liste des critèresd'évaluation des pompes doseuses à choisir et leurpondération. Pour 45% des trinômes donc, un canal detransmission est privilégié : 15% privilégient l’écrit,30% l'oral, en tout cas pour cette tâche particulière.Nous interprétons ce fait comme une adaptation desschèmes d’utilisation liées d’autres artefacts comme letéléphone ou la messagerie électronique à l'utilisation dela visioconférence.Oral seulement15%Ecrit seulement30%Ecrit et oral54%Figure 5 : Canal d'information utilisé(échantillon de 46 trinômes sur deux ans)

D'ailleurs, dans les commentaires qui suivent lesréponses au questionnaire fermé cité ci-dessus, desélèves disent que l'utilisation de la visioconférence est"très facile" car :• Elève 1 : "C'est ICQ [logiciel de messagerieélectronique] avec l'image en plus."• Elève 2 : "Une caméra et une télé, on maîtrise."• Elève 3 : "C'est comme un coup de téléphone avecla vision en plus." (réponses de 3 élèves parmi les 68qui ont répondu au questionnaire de la deuxième année)Les schèmes d'utilisation de la visioconférence semblentdonc se construire à partir d'une adaptation des schèmesd'usage existants, mais c'est une adaptation incomplète,puisque presque la moitié des trinômes n'utilisent pastoutes les fonctionnalités de la visioconférence : l'écritpar le banc-titre, l'oral par le microphone et les hautparleurs.D'autre part, on peut noter que 5 % des étudiants (7 sur145), répartis dans 12 % des trinômes (7 sur 56) disentspontanément dans le questionnaire ouvert qu'ils ont eudes difficultés lors de la formation parce qu'ils nepouvaient pas communiquer de schéma au groupedistant (!), alors que la visioconférence le leurpermettait. Pour transmettre des schémas, ces étudiantsne semblent donc pas avoir construit les schèmesd'action instrumentée du banc-titre, même en ayantsuivi la formationBilanNous avons présenté dans ce texte la formationCoDiMI, formation à la conception de produitsindustriels où nous avons largement modifié lescontenus d'enseignement pour intégrer les évolutionsdes pratiques professionnelles. Son évaluationexpérimentale a montré que :1. Le résultat essentiel est que 2/3 des travaux rendusprésentent des erreurs aux interfaces des systèmesmécaniques dévolus à chacun des groupes collaborant.La machine ainsi définie ne peut pas fonctionner. Nouscherchons les causes de ce premier résultat.2. L'outil de communication à distance proposé, undispositif de visioconférence, offre les fonctions devisiophone et de banc-titre. Les schèmes d'usage de lapremière fonction sont élaborés spontanément dès lapremière utilisation. Par contre les schèmes d'usage dubanc-titre se construisent après plus d'erreurs demanipulation.3. Pour recenser les critères d'évaluation desdifférentes pompes doseuses acceptables, la moitié desétudiants ne font que les énoncer ou que les écrire aubanc-titre. Une hypothèse explicative est que ceux quine font qu'énoncer ne mobilisent que les schèmesd'action instrumentée du téléphone. L'écrituresynchrone à distance semble être pour eux unedifficulté.4. Pour transmettre des schémas, 12 % des trinômesne semblent pas avoir construit les schèmes d'actioninstrumentée du banc-titre, même en ayant suivi laformation.La suite du travail de thèse s'attachera à identifier lesautres causes des erreurs aux interfaces des systèmesmécaniques conçus par chacun des groupes collaborant.BibliographieBossard, P. et al. 1997. Ingénierie Concourante : De latechnique au social. Paris : Economica, coll. Gestion.Cartonnet, Y. et Martinand, J.-L. 2000. Commentcaractériser la valeur préprofessionnalisante desformations technologiques ? INSA de Toulouse :Colloque "Professionnalisation des futurs cadres del'Entreprise", 15-16 mars 2000.Cartonnet, Y.; Douchin, B.; Gravouil, A.; Huchette, M.;Marquis, D., Savattero, E. et Soulier B. 1999.Contribution à l'enseignement de la conceptiondistribuée : le projet CoDiMI et son analyse didactique.In Actes du 6 ème colloque PRIMECA sur la ConceptionMécanique Intégrée, 157-163. La Plagne : 6 ème colloquePRIMECA sur la Conception Mécanique Intégrée , 7-9avril 1999.Hennebelle, F. et Lafrance, C. 1997. L'ingénieriesimultanée : redistribuer les responsabilités, repenser laplace de chaque acteur. Revue Française de GestionIndustrielle. 16(4):5-23.Pahl, G. et Beitz, W. 1996. Engineering Design : ASystematic Approach. Londres : Springer (2 ème Ed.).Rabardel, P. 1995. Les hommes et les technologies :approche cognitive des instruments contemporains.Paris : Armand Colin.