Ioan Rosca

L'entier et les parties. L'analyse et la synthèse (6)

1. La vision systémique.

La perception de l'unité systémique qui détermine le comportement d'une structure a influencé profondément le discours scientifique moderne. La théorie des systèmes en fait l'étude abstrait. On a établit des principes qui se retrouvent dans toutes les situations réelles. Un système n'est pas une concaténation des " parties", n'est pas une juxtaposition. Les éléments qui le composent sont liés par des liens complexes, par des relations. Le comportement de l'ensemble est le résultat global des liens existants. A un certain moment le système se trouve dans un état, puis il évolue à la suite des excitations extérieures ou par développement interne, en fonction de son état et des conditions externes.

Par exemple , pour un système technique (mécanique, électrique), une première étape est de formuler "le système d'équations" qui le gouvernent , d'établir un "modèle" théoriquement manoeuvrable . Une fois le système d'équations établi, le problème peut être posé. Il reste maintenant à le résoudre. Pour cela on dispose d'un éventail de méthodes globales , qui donnent la solution optimale sans qu'on puisse préciser l'influence de chaque objet- partie sur cette solution. En réalité , on a montré qu'une telle séparation est généralement impossible, car ce qui se passe et l'effet de la combinaison. L'étude de l'oxygène et du hydrogène n'est pas suffisant pour décrire l'eau...

Il y a encore des gens qui s'acharnent, à la bonne tradition "linéaire" de résoudre un système d'équation en découvrant les valeurs des inconnues, par des raisonnements ...une après l'autre ! Le mathématicien sait qu'en général la solution globale et la seule possible. Le tout détermine sa propre évolution.

Si on particularise ces observations générales pour les systèmes d'éducation on se place dans le cas des systèmes très complexes. Il est très difficile d'établir un modèle opérationnel . Les éléments qui interviennent sont nombreux , hybrides , instables et difficiles à mesurer. Les "lois" (dans le sens des sciences exactes) ne sont pas disponibles. Les paramètres ambigus. Les "équations" inconnues. Il est évident que dans des telles circonstances la méthodologie de l'approche ne peut pas copier celle mathématique.

Pourtant au- delà des difficultés de contrôle quantitatif , il y a des principes systémiques de nature qualitative , qui s'applique avec utilité dans le domaine de l'éducation.

Le fait de saisir que l'apprenant et l'éducateur (humain ou artificiel) forment un système nous aide à éviter les réductions (à l'apprenant, à l'éducateur, ou à la paire apprenant- éducateur). Les deux acteurs ne forment pas une paire, mais un système. A chaque moment ce qui se passe et le résultat de la "réaction" entre eux, de la résonance, de la co-action. On ne peut pas comprendre, estimer ou préparer une "molécule éducative" en observant seulement les "atomes". On doit tenir compte du métabolisme global de la "molécule", pour pouvoir le diriger convenablement.

Aussi on tiendra compte de tous les autres éléments qui influencent le système (cadre extérieur etc), car généralement ils sont assez influents.

Dans le présent article, je ne continuerai pas sur cette voie, quoi que je n'aie pas l'impression qu'elle soit épuisée par la recherche actuelle. D'ailleurs je l'ai abordée dans les articles précédantes et j'en reviendrai.

Je prendrai en étude un autre exemple d'entité systémique : la "molécule de connaissance". Il s'agira de l'unité systémique curriculaire, de l'unité d'un sujet à apprendre.

2. Les "systèmes de connaissance"

Considérons le cas d'un apprenant qui doit s'assurer un savoir sur un certain sujet complexe mais unitaire. Il pourrait s'agir de "comment conduire un automobile", "comment fonctionne un automobile", "comment on dépanne un automobile" etc.

La première difficulté qu'on rencontre quand on essaie de bien définir notre objet systémique c'est son ...ubiquité ! En effet de quel objet on parle :du savoir de l'apprenant, du savoir de l'éducateur, ou du savoir proprement dit? Et, dans ce dernier cas, de quelle variante de ce savoir? Et, dans le premier cas comment on y accède ? Il y a une imprécision bénigne à ce sujet, peut être inévitable, mais qui devrait ne pas dégénérer en confusion.

Une analogie possible est celle de la perception des couleurs. On sait bien qu'il s'agit d'une impression relative, et on peut parler de la couleur comme sensation d'un récepteur. Mais on sait aussi que cette réaction subjective est engendrée par un certain aspect physique, objectif ,du rayon électromagnétique visible(la distribution spectrale). On peut parler de "couleur externe" et "interne"

Ainsi on acceptera une matérialisation extérieure (par exemple le contenu du cours à enseigner) et une autre intérieure (les connaissances acquises par l'apprenant) d'un même sujet. Les cognitivistes insisteront sur le volet intérieur (le vrai but de l'éducation). Les béhavioristes sur l'effet perceptible. Les "didacticistes" sur le côté extérieur, plus contrôlable. Je continue dans l'hypothèse de la simultanéité de ces dimensions du "sujet".

Le problème est que, intériorisé ou externe, un sujet complexe à une structure systémique, un métabolisme. Il forme une unité qui est plus que la somme de ses parties, une "molécule" qui est plus que le mélange de ses atomes. Le savoir global n'est pas réductible à une juxtaposition des "briques d'information" car entre les éléments qui le composent il existe des relations, des influences, des réactions. Comment peut- on construire une telle architecture?

Si on tient compte du fait que la construction doit s'encadrer dans l'espace général du savoir de l'apprenant, que le sujet qu'on lui présente doit se développer autour de ses connaissances initiales , en fonction de ses caractéristiques intellectuelles , le problème se complique encore. Seulement pour pouvoir me concentrer sur le but de cette analyse (les problèmes liés au rapport entier- parties) je prendrai en discussion un cas simplifié : l'initiation de quelqu'un dans un sujet complexe, sur lequel il n'a pas des préalables et pour lequel il a les instruments intellectuels nécessaires.

Comment l'apprenant bâtit un nouveau savoir, unitaire et complexe? Comment arrive-t-il à construire le nouveau système- sujet, du moment qu'il doit procéder par étapes (tranches), qu'il doit ajouter des éléments, tandis que l'ensemble et cohérent dans son unité globale. Comment on peut l'aider ?

3. Le principe de la modularisation.

Pour palier à la difficulté de comprendre, manipuler ou construire des systèmes complexes, l'expérience humaine à exploité à fond le principe de la modularisation.

On décompose le système dans des sous-systèmes (parties) qu'on analyse séparément. On étudie le "couplage" (relations, dépendances) entre les sous-systèmes. Dans le langage de la théorie des ensembles ,on groupe des éléments dans des sous-ensembles et on remplace l'ensemble des petits éléments par un ensemble des sous-ensembles. Et ce processus de groupage continues itérativement ,établissant une "hiérarchie" structurelle.

Ce procédé fondamental pour la manipulation des objets complexes répond à une nécessite et établit d'habitude un compromis entre l'exactitude et la manoeuvrabilité. Il est d'autant plus efficace qu'il est naturel. Notre pensée l'utilise foncièrement.

Le succès de la modularisation dépend de plusieurs facteurs:

- la pertinence - les parties de la décomposition ont une unité réelle, fonctionnelle, elles ne représentent pas un groupage arbitraire. (l'organisme est divisé en organes, les organes en tissus, les tissus en cellules, les cellules en molécules, les molécules en atomes etc...). Pour un savoir, la pertinence de la décomposition en sous-savoirs est plus relative mais encore essentielle.

-la séparabilité - les parties qu'on isole doivent pouvoir être étudiées séparément; si possible , l'influence du reste doit être négligeable; Sinon (la majorité des cas) l'influence doit être facilemant estimable est contrôlable. On ne va pas isoler une partie dont le fonctionnement est influencé par une multitude des mécanismes dans une multitude des "points de contact" avec le reste. On cherchera une décomposition plus pratique , dont les parties s'influencent en peu des points. Dans le cas de la décomposition d'un savoir complexe, les parties devraient être compréhensibles sans trop de "références croisées", autonome, à la limite du possible.

-la flexibilité- avec des modifications raisonnables on doit pouvoir faire face à des petits changements de l'ensemble. Si par exemple le curriculum évolue, en nous obligeant à modifier le savoir à apprendre, on a avantage si les modifications peuvent être opérées au niveau de chaque partie, sans entraîner une révision structurelle.

Dans la technologie actuelle ces principes sont devenus des normes. On a renoncé par exemple aux appareils électroniques à un seul bloc rempli de pièces et on est passé au design "par modules". On a constaté que le contrôle du monobloc était difficile est encombrant. On produit des "modules" (parties) dont on connaît seulement la fonctionnalité extérieure (des "boites noires"). Pour ceux qui les utilisent ces sous-ensembles représentent en fait des éléments .

Mais si on essaie de transposer cette technique dans l'ingénierie du savoir, on constate des particularités et des limites qui doivent être respectées. La construction se fait dans l'espace des instruments intellectuels de l'apprenant et doit respecter ce contexte. Il n'est pas question de proposer des solutions "optimales" artificielles. Sur une plaque électronique on peut monter toutes les pièces nécessaires et établir seulement à la dernière étape les liens englobantes. Sur la "plaque cérébrale" des telles constructions seront refusées ! Le savoir s'établit progressivement, chaque étape doit être acceptable pour l'apprenant, on ne peut pas lui demander d'attendre la compréhension finale de l'ensemble...!

Ainsi on est obligé à penser pas seulement à une décomposition plausible, séparable et flexible mais aussi consommable , car le but de la décomposition est d'assurer la reconstruction du sujet par apprentissage. On dose les parties pour pouvoir être aisément apprenante. C'est en vue du transport du sujet de l'extérieur à l'intérieur que la décomposition se fait. La restriction fondamentale est que la "porte d'entrée" des informations a un gabarit réduit, ce qui oblige à une "division pour le transport". Les morceaux doivent pouvoir "entrer" facilement et utilisés aisément pour la recomposition intérieure.

On arrive ainsi à la problématique de l'analyse et de la synthèse.

4. L'analyse et la synthèse. La recomposition.

Pour comprendre le nouveau sujet complexe (pour l'apprendre), l'apprenant doit se livrer à une opération double et réversible :

1. L'analyse.

La décomposition en parties , à plusieurs niveaux , jusqu' il arrive à une bonne granulation. Cette "bonne granulation" doit lui permettre:

- de pouvoir "ingurgiter" aisément chaque granule

- de pouvoir recomposer les "molécules", pour retrouver l'unité de l'ensemble; la structuration externe devrait lui être utile pour l'organisation interne du même savoir.

- de pouvoir saisir simultanément la signification des granules- détails, leur place dans les unités supérieures (la signification de l'ensemble et la place du détail dans cette signification)

2. La synthèse

La recomposition du savoir complexe , la formation d'un savoir- système, dans lequel les liens entre les éléments contribuent essentiellement à signification de l'ensemble.

Pendant l'apprentissage la synthèse accompagne l'analyse, dans un cycle en spirale. On ne peut pas se baser sur l'idée de décomposer tout, apprendre chaque partie, et assembler finalement. (comme je l'ai déjà dit quant j'ai parlé de l'exemple des circuits eléctroniques.)

A chaque moment, l'apprenant développe son image interne sur le sujet, en ajoutant synthétiquement les nouveaux atomes qu'il extrait par analyse. C'est une opération hautement délicate qui nécessite une attention distributive de celui qui s'y livre. Il doit avoir simultanément une vue sur l'objet extérieur, en décomposition, avec concentration sur la partie en extraction et une vue sur l'objet intérieur en composition corrélée avec l'image extérieure globale.

On est habitué avec cette performance, qui est tout à fait remarquable. Car, si on accepte que le savoir- complexe est un système et non pas un ensemble des savoirs- parties, on doit reconnaître que le problème de la transmission d'un tel système par analyse- synthèse est difficile. On peut préciser le moment de la transmission de chaque partie, mais QUAND A-T-ON TRANSMIS LES LIENS qui recomposent l'unité systémique ? Si la réponse est jamais, on arrive à la conclusion que le métabolisme de l'ensemble apparaît automatiquement par la rencontre de ses éléments (comme une réaction chimique déclenchée automatiquement dans les conditions du récepteur). A l'opposé on peut concevoir une infusion continuelle d' "énergie de synthèse" , qui assure une évolution continuelle du modèle mental.

La théorie et l'expérience pédagogique encouragent plutôt cette deuxième vision. A chaque moment l'apprenant développe une connaissance- système, en continuelle évolution. C'est le motif de mon attention pour la dimension temporelle de la recomposition. (voir le développement dans le prochain article). Pour le moment je souligne l'importance de l'ordre de l'enchaînement dans l'apprentissage.

En effet, si la granulation "opère dans l'espace" (une décomposition en partie d'un ensemble) la transmission des granules se fait dans le temps. Le temps est utilisé pour faire passer un message qui dépasse spatiallement le gabarit de l'assimilation momentanée. Dans le langage des télécommunications il s'agit d'une "sérialisation" de l'information. Le récepteur doit pouvoir traiter la série saisie , c'est à dire capter les éléments et les intégrer dans les unités supérieures.

5. La croissance d'un savoir.

Ainsi , si on fait attention au mécanisme d'apprentissage on remarque que le savoir intérieur prend forme par accumulation successive, par évolution. Le système n'est pas la somme de ses parties, mais le résultat de ses transformations, la dernière étape de son histoire. Il est naturel de se demander en ces conditions si la recomposition d'un savoir doit se faire par ensemblage des parties de sa forme finale ou par "croissance" suivant une évolution, à partir d'un "embryon" rudimentaire mais systémique et par ajouts de type évolution.

En définitif, même le savoir extérieur (l'objet complexe curriculaire) a connu une évolution, une transformation globale d'un état à l'autre. Peut on faire tabula rassa de son histoire si on veut le comprendre de manière à le transmettre à un apprenant? J'ai tout les raisons de le douter ... Je me rappelle la stupéfaction que j'ai sentie quand, à la fin de mes études en mathématiques (très poussées d'ailleurs) j'ai suivi un cours sur "L'histoire des maths" ! J'ai eu de telles révélations , que, rétroactivement, ma perception sur les sujets que j'avais "appris" est changée dramatiquement. Cela m'a poussé plus tard de faire des expériences avec mes élèves qui ont confirmé ce constat : les idées ont une dimension temporelle , elles ne sont pas réductibles à leur forme présente. Le présent d'un système ne suffit pas pour lui comprendre le métabolisme.

Si apprendre c'est de faire croître un savoir et non pas de l'assembler, le discours pédagogique devrait suivre une logique en conséquence. L'analyse- synthèse suivra plutôt un axe évolutif , la recomposition sera orientée par l'histoire.

6. L'aide à la recomposition

Que peut-on faire pour faciliter la recomposition d'un sujet complexe par un apprenant ?

Nous pouvons chercher des perfectionnements dans plusieurs directions.

1. Clarifier la "morphologie" et la "physiologie" du sujet complexe. Quelle est (quelles sont) la décomposition favorable ? (parties séparables, avec une relative autonomie et métabolisme propre etc). Jusqu'à quelle granulation on peut continuer la décomposition ? Quels sont les liens entre les parties, à un certain "étage de décomposition" ? Peut on "comprendre" une partie sans avoir besoin d'un savoir sur les autres ? Peut-on trouver "un chemin" qui permette que l'objet de chaque étape soit compréhensible seulement à l'aide de ceux considérées antérieurement ? Si non , peut on retarder la compréhension complète en vue des précisions ultérieures? A à quel moment on doit faire appel à des retours pour compléter des explications?

2. Clarifier les particularités de l'intégration du sujet par l'apprenant. Quelles sont ses habilités d'analyse et de synthèse ? Quelle est son expérience de recomposition ? (on ne parle pas ici des autres éléments comme la motivation, les préalables etc). Quelle est la granulation qui lui convienne ? Mais le rythme de la sérialisation ?

3. Etudier le système sujet extérieur- éducateur- apprenant-sujet intérieur. Comment peut-on assurer la synchronisation de la série éducative émise avec le rythme et le style du décodage du récepteur ? (dans le cas du "teach"). Comment peut-on aider l'explorateur à extraire l'information d'une manière optimale ? (dans le cas du "learn")

4. Etudier la formation du système , son histoire. orienter en conséquence la transmission du savoir. Permettre au savoir- intérieur de croître par ajouts.

A la suite de ces démarches on peut accorder de l'assistance à l'apprenant à plusieurs niveaux :

1. Préparation du savoir .

Pour l'autodidacte, on peut "aménager" le sujet extérieur de manière qu'il soit facilement abordable. On choisit une bonne modularisation, qu'on pousse jusqu'à la granulation nécessaire. On présente une "carte" de la décomposition faite, de la manière à mettre en évidence la position des parties dans l'ensemble. On explicite les liens entre les parties. On explique le fonctionnement de l'ensemble à plusieurs niveaux de décomposition (raffinement successif).etc

L'ordre et le rythme sont fixées par l'apprenant. C'est le cas d'un "learning environment".

2. Présentation du savoir

Si on a réussi à découvrir une "voie royale" pour la recomposition du sujet, on présentera cet enchaînement qui mène au transfert progressif de la connaissance- système.

Cela suppose que la "série" émise respecte un ordre optimal, à la fois pour la spécificité du savoir extérieur et des particularités de l'apprenant. Chaque nouvelle tranche est à la fois :facile à recevoir, intelligible, facile à intégrer à la structure interne de manière à la faire évoluer.

L'ordre est fixé par l'éducateur (l'auteur de la leçon), avec des alternatives laissées ouvertes à certaines adaptations. Le rythme est fixé par l'apprenant. Le livre est un tel cas.

3. Imprégnation du savoir

Ils existent des sujets- système pour la transmission desquelles les attitudes précédentes ne sont pas suffisantes. Supposons par exemple que le système ne peut pas être expliqué d'une manière "enchaîné". Les parties sont difficilement séparables , les liens sont complexes, la décomposition artificielle. Le sens de l'ensemble se relève globalement , comme une réaction entre plusieurs composantes qui entre en jeu. Pour produire cette réaction, il faut créer un certain contexte intérieur , mettre en jeu des éléments introduits préalablement sans autonomie significative. Convaincre l'apprenant à ingurgiter les composantes insipides (à justification imperceptible) d'une réaction ultérieure révélatrice, l'apporter dans l'état qui fait possible cette révélation, ce sont des opérations qui peuvent réclamer un enseignement plus directif.

L'apprenant doit se laisser conduire par une synchronisation extérieure pour pouvoir accéder à la recomposition, pour décoder.

7. Une contradiction fondamentale

Trouver le bon instrument d'aide à l'apprentissage d'un sujet- système, peut se révéler un choix particulièrement difficile. Qui doit diriger les "opérations", l'apprenant ou son environnement ?

Il y a une contradiction à dépasser :

-l'éducateur sait comment on doit décomposer le sujet-système de manière optimale , dans quel ordre, et peut être même dans quel rythme il faut recomposer le sujet réel pour optimiser un apprentissage virtuel; cette connaissance fait partie de son savoir intérieur sur le sujet; il connaît l'arrivé; par contre il ne peut pas estimer avec précision la réaction de l'apprenant, la vérification dans le cas particulier de celui-ci des hypothèses sur lesquelles se base son discours, car il ne connaît pas le départ.

-l'apprenant est le vrai dirigeant de son apprentissage, l'acteur des opérations de réception, analyse et synthèse qui mènent à la recomposition du sujet , pour lui le sujet intérieur est réel à tout moment ; il connaît le départ; par contre , le sujet extérieur qui doit l'orienter est virtuel, il ne connaît pas l'arrivée.

Dans ces conditions, qui doit décomposer le sujet en parties jusqu'à la granulation nécessaire à une bonne transmission? Qui doit décider l'ordre de la série transmise ? Qui doit contrôler la transmission proprement dite ? Qui doit gouverner la recomposition ?

La réponse varie probablement d'un cas à l'autre. Une bonne formule devrait pouvoir s'adapter.

8. L'asymétrie de l'unité :analyse- synthèse

Quoi que l'analyse et la synthèse sont inextricablement liés dans le processus de recomposition d'un savoir (de l'extérieur à l'intérieur), leur pondération n'est pas nécessairement égale.

Il est généralement plus difficile de former un système par intégration que de le décomposer analytiquement. Le découpage d'un "puzzle" et la restauration sont d'un autre ordre de complexité.

Le fait qu'on assiste actuellement à une vraie explosion analytique, à une culture de l'analyse (de la décomposition...) au dépit des démarches de synthèse, est lié à cette asymétrie. La synthèse est assez compliquée et assez relative pour qu'on l'évite. D'autant plus le problème de l'aide à la synthèse promet des sérieuses complications . Il n'est pas surprenant que les "environnements d'aide à l'apprentissage" soient généralement axés sur l'analyse.

Les "tutorielles" remplacent l'assistance à la synthèse par l'imposition du parcours. ("fait ,et tu verras!") . Les "milieux enrichis" par déclinaison ("débrouille toi !). La conception des "aviseurs pour la synthèse" n'est pas une tâche simple.

Comment assister quelqu'un qui est en train de construire un savoir- système ? On peut l'aider certainement (pour refaire un puzzle la consultation de l'image initiale est essentielle ). Mais quelles sont les règles de cet aide dans les cas plus compliqués, de synthèse par croissance, par évolution ?

Bibliographie-6

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Le cours ETA 6745 : "Structure et langage de la technologie éducationnelle.- H. Stolovitch automne 1993

Les présentation de la vitrine EIF de CRIM

Les présentations de LICEF - journée porte ouverte Téléuniversité( 24-03 1994)

Les tables rondes avec les représentants de la recherche et de l'industrie (mars 1994)

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AI-ED (intelligent computer aided instruction) : ai-ed@sun.com

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