TITRE EN MAJUSCULE - Université de Genève
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1. toutes les machines outils commande num rique ind pendamment de la marque il faut situer le rep re de l utilisateur par rapport au rep re de la machine Cependant la proc dure pour effectuer ce r glage change en fonction de la marque les sch mes d utilisation sont quelque peu impos s Ainsi quand on discute dans le contexte professionnel aux op rateurs usineurs ils sont souvent tr s attach s un ou deux machines sur lesquelles ils aiment travailler Quant on analyse les fonctionnalit s du simulateur lors de sa construction on constate qu un type de machine de la marque NUM a inspir toutes les fonctionnalit s de mani re que m me le cahier de Travaux Pratiques fourni aux tudiants pr sente beaucoup de vraisemblances envers le manuel de la machine Cependant les concepteurs du simulateur ont eu l ambition d ouvrir les sch mes d utilisation du simulateur en le dotant de ce qu ils appellent de fonctionnalit s plus g n rales et en se loignant du r ve de la pleine chelle Cette man uvre s inscrit dans son projet de formation qui permet aux apprenants de se professionnaliser parce qu ils pourront travailler avec cette machine l et au m me temps d avoir acc s une g n ralisation dans l emploi des technologies c est dire pouvoir passer d une machine une autre au sens de la marque 4 2 Instrumentalisation du simulateur pour exemplifier le ph nom ne de dilatation de la broche La dilatation de2. c est dire dans l usage Nous nous int ressons ensuite la relation entre la t che prescrite celle que nous avions mod lis e partir de l activit des experts sur le simulateur et l activit des tudiants en relation avec la pr sence et l absence d obstacles Actes du congr s de l Actualit de la recherche en ducation et en formation AREF Universit de Gen ve septembre 2010 Un exemple concerne un tudiant de ce groupe d experts qui est en chec il n arrive pas effectuer le r glage et calculer les vecteurs PREF L enseignant l aide d abord puis prend en charge la proc dure il est en surplomb Au bout d un moment nous les observateurs on a l impression de par les changes verbaux qui ont lieu que l tudiant a parvenu r gler la machine Cependant l analyse des traces r v le toute autre chose l apprenant a donc pu comprendre le calcul des vecteurs il ne sait pas effectuer un r glage sur la machine Cet exemple montre comment l analyse de traces inscrites dans la situation crois es aux moments des interactions verbales ont proportionn des donn es suppl mentaires nous sommes parvenus r produire partiellement le cheminement cognitif de chaque tudiant notamment en termes d obstacles moment dans lequel les difficult s sont exprim s les changes verbaux ont lieu Cependant nous voyons aussi les limites de cette m thodologie les traces n ont pas permis de d signer le mod le op ratif
3. conception d un simulateur de Machine Outil Commande Num rique pour la formation des techniciens sup rieurs Cette tude du processus de transfert a t reconstitu a posteriori ce qui nous a permis de l inscrire dans le cadre de la th orie instrumentale et de d gager les aspects de gen se instrumentale et conceptuelle qui sont en jeu Le simulateur a t con u par des enseignants chercheurs au sein d une quipe de recherche technologique en enseignement erte La premi re partie pr sente une articulation th orique entre l approche anthropocentrique des techniques la dialectique conception usage et l analyse du transfert permettant d observer le processus dialectique de conception et d usage partir d une optique d mergence des savoirs et des situations d enseignement apprentissage La deuxi me partie s int resse la m thodologie mise en uvre Celle ci est de type qualitative d une part parce que l on s int resse la conception d un instrument pour la formation D autre part parce que le nombre d acteurs impliqu s est r duit La m thodologie d velopp e a pour ambition de devenir une d marche permettant de penser le transfert des situations professionnelles en enseignement Tout d abord cette d marche s int resse l analyse pist mologique des savoirs et ou l analyse de l activit professionnelle de r f rence Nous montrerons que les instruments peuvent int grer les deux cas de figure tout d pend
4. le du simulateur dans la formation Les gen ses conceptuelles sont relatives au processus par lequel un acteur change le niveau d laboration des invariants qui guident son action pour l adapter des nouvelles circonstances dans lesquelles son action doit d sormais s inscrire Pastr 2005 pp 238 C est le cas au moment du passage des machines outils conventionnelles machines outils commande num rique les op rateurs experts ont d s adapter ce nouveau moyen de production industriel Parallelement nous avons identifi une gen se instrumentale les constructeurs des machines commande num rique vont instrumentaliser ce nouveau artefact afin de l adapter aux comp tences 3 Actes du congr s de l Actualit de la recherche en ducation et en formation AREF Universit de Gen ve septembre 2010 des anciens op rateurs Ce mouvement en emp chant l apparition des nouvelles comp tences a pu freiner l apparition des nouveaux sch mes d action 4 Etude de l instrumentalisation de l artefact 4 1 Instrumentalisation du simulateur pour le r glage d une MOCN A partir de l analyse de la proc dure de r glage d une machine MOCN r alis e en utilisant les diff rentes sources nous avons identifi neuf notions et deux proc dures qui ne partagent pas le m me statut dans l activit La notion de r glage consiste situer le rep re de l utilisateur par rapport au rep re de la machine Les notions que nous
5. u comme tant une machine outil commande num rique 6 El ments de conclusion L analyse de la gen se instrumentale partir de l instrumentalisation et l instrumentation d un simulateur pour la formation a permis d analyser les processus de conception institutionnelle des artefacts Nous avons identifi trois aspects principaux Le premier aspect est relatif au d tournement qui consiste par exemple utiliser le simulateur comme une vid o et qui a t identifi lors de la conception Le deuxi me aspect concerne la flexibilit d largir les sch mes d utilisation une machine de type NUM on la dote de fonctionnalit s g n rales c est une transposition mat rielle qui s inscrit dans un projet de formation Enfin le troisi me aspect de cette gen se instrumentale porte sur l apparition des nouveaux usages en situation de formation un tudiant qui poss de de l exp rience d couvre d autres utilisations qui n taient pas pr vues par le concepteur qui s tonne Quant au r le diff renti du simulateur dans les deux s ances de formation exp riment s versus apprentis nous notons aussi un d tournement dans l usage qui va dans le sens du r le pist mique de l instrument dans la formation et d embl e de son instrumentalisation En effet dans cette coactivit le r le du simulateur change Dans le premier cas face aux groupes d exp riment s le simulateur est situ entre la coactivit enseignant appre
6. Actes du congr s de l Actualit de la recherche en ducation et en formation AREF Universit de Gen ve septembre 2010 DE LA CONCEPTION A L USAGE DES INSTRUMENTS POUR LA FORMATION Raquel Becerril Ortega Universit de Lille 1 CUEEP Laboratoire Trigone Cirel Cit Scientifique Villeneuve d Ascq raquel becerril univ lillel fr Mots cl s Gen se instrumentale simulateur formation R sum Cet article propose l tude a posteriori d un processus de conception institutionnelle d un artefact pour la formation au travers de la th orie instrumentale Nous analysons les moments d instrumentalisation et d instrumentation d un simulateur con u pour la formation des techniciens sup rieurs Lors de processus d instrumentalisation nous questionnons le transfert entre l espace professionnel et l espace de la formation quelle pertinence quelle l gitimit des situations transpos es Cette analyse se poursuit dans l usage tudi e au moment de la formation de l instrumentation du simulateur par les acteurs de l enseignement apprentissage Cette analyse r v latrice de la gen se instrumentale permet de penser les instruments pour la formation selon une logique anthropocentr e 1 Introduction Nous allons aborder une sp cificit du transfert entre l espace professionnel et l espace de la formation technologique sup rieure L int r t est port sur le processus de conception et d usage qui constitue la poursuite de la
7. consid rons comme pr alables le langage de programmation CN et la norme ISO Les diff rentes types d origines pr sentes dans la machine origine machine origine pi ce mesure programme Les vecteurs prise de r f rence PREF et d calage DEC qui permettent de situer relativement les rep res Afin les proc dures prise d origine machine POM et prise de r f rence PREF qui permettent de calculer ces vecteurs Les proc dures consistent une fois avoir allum e la machine 1 Il faut faire les origines en utilisant les lignes de programme CN diff rentes fonctions G0 G52 etc c est la prise d origine machine POM 2 Il faut faire l origine pi ce si elles ne sont pas encore faites l aide d un palpeur Cela permet de calculer le vecteur PREF dans chacun des axes de la machine Nous allons analyser l instrumentalisation du simulateur pour cette activit en nous appuyant d abord sur l id e d une conception pleine chelle du simulateur qui a t exprim par les concepteurs Ensuite nous aborderons l analyse proprement dit en identifiant les changements que le simulateur provoque autres les changements d ordre mat riel taille bruit odeur etc Les sch mes d utilisation sont impos s non pas par les concepteurs du simulateur mais par les concepteurs de la machine Les machines MOCN sont con ues par des entreprises qui fournisent son propre manuel d utilisation Nous pouvons affirmer que le principe g n rale est constante
8. de la situation de formation vis e Ensuite cette d marche s int resse l artefact quelles fonctions repr sentations et carts entre la situation de r f rence et celle pr sent e par le simulateur C est le processus d instrumentalisation Enfin cette d marche s int resse l instrumentation de l artefact ou ce qu on appel la poursuite de la conception dans l usage Actes du congr s de l Actualit de la recherche en ducation et en formation AREF Universit de Gen ve septembre 2010 La troisi me partie est relative aux r sultats de cette recherche Nous pr sentons l tude de l artefact en termes de transfert inscrits dans les processus d instrumentalisation et instrumentation qu il a subi Nous conclurons en inscrivant notre r flexion dans les gen ses instrumentalee 2 Cadre conceptuel 2 1 L approche anthopocentrique des techniques L approche anthropocentrique des techniques s inscrit dans la th orie instrumentale Rabardel 1995 et permet de fonder l articulation et la continuit entre les processus institutionnels de conception des artefacts et la poursuite de la conception au sein des activit s des usagers Nous empruntons la th orie instrumentale les notions d artefact et d instrument La premi re d signe en anthropologie toute chose ayant subie une transformation d origine humaine m me minime Rabardel 1995 L instrument est une entit mixte qui comprend la fois le sujet et l artefact Rabar
9. del 2005 Dans la conception des artefacts Rabardel distingue le moment de l instrumentalisation dirig vers l artefact du moment de l instrumentation relatif au sujet Nous nous int ressons ces deux moments instrumentalisation et instrumentation que nous consid rons de mani re dialectique en termes d opposition mais aussi de porosit D abord en termes d opposition parce que dans cette continuit qui est l usage l acteur ou les acteurs peuvent changer les sch mes pr vus lors de l instrumentalisation pouvant m me modifier sa nature Par exemple nous identifions dans nos analyses une logique de conception pleine chelle selon laquelle le simulateur a pour fonction d tre un substitut du r el Pastr 2006 On pense que plus le simulateur est conforme au r el plus l apprentissage pratique sera facile et efficient Cette conception de l apprentissage est reproductive Cette perspective de conception s est av r oppos e une perspective de fonctionnement une instrumentation dans laquelle ces m mes concepteurs sont des enseignants avec des apprenants en situation de formation Ils ont ainsi utilis le simulateur non comme un substitue du r el mais dans le cadre d une situation probl me et d une conception de l apprentissage de type constructiviste Pour illustrer cet exemple nous trouvons la notion de catachr se inscrite dans ce que Rabardel appelle le d passement de l usage initialement prevu La catachr ese sera
10. des tudiants comme il tait pr vu au d part La deuxi me id e concerne l apparition des nouveaux sch mes dans l usage La situation concerne la gestion de la but e lectrique Cette situation de dysfonctionnement consiste atteindre le maximum de course dans un des axes de la machine La machine s arr te afin d viter que les l ments mobiles sortent de la machine but e La puissance se coupe L apprenant propose une solution de retrait de la broche qui rel ve du contexte professionnel dont il est expert En revanche l enseignant lui propose une solution adapt e aux sch mes d usage du simulateur et qui consiste arr ter la machine L apprenant vient d largir les sch mes d usage de cet instrument Cette situation n est pas une catachr se parce qu il s est inspir du fonctionnement r el de la machine mais elle bouleverse les modes d usage pr vus par les concepteurs du simulateur 5 2 La deuxi me s ance Dans cette situation le r le du cahier de Travaux Pratiques est important notamment d la faible pr sence d obstacles didactiques En effet le fait que les tudiants suivent pas pas la proc dure dict e par le cahier de TP les loigne des difficult s mais aussi de l apprentissage Les apprentis sont repartis en deux groupes de travail un de ces groupes utilise le simulateur comme un jeu et l autre comme n importe quel artefact que l on install avec un manuel En aucun cas le simulateur est per
11. e concevoir des nouveaux instruments et de les repenser observer valuer analyser en situation de formation Elle est est emprunt e la didactique professionnelle dans son projet d ing nierie de formation ou en paroles de Pastr l analyse du travail pour le d veloppement des comp tences professionnelles En s articulant la didactique des disciplines qui se r f rent aux savoirs cette d marche s inscrit dans une perspective anthropocentrique indispensable dans une vis e de formation par son caract re d activit constructive l individu et son activit doivent tre au centre de la r flexion dans la conception des artefacts pour la formation Cette m thodologie s organise autour de trois moments 1 L analyse de la r f rence en termes de pratiques mais aussi des savoirs 2 Le processus d instrumentalisation les concepteurs construisent l artefact le dotent de fonctionnalit s 3 Le processus d instrumentation les usagers s approprient l artefact Ce premier moment d analyse pist mologique de la r f rence s est int ress deux situations choisies en amont parce que constitutive des situations vis es en formation En premier lieu la situation de r glage d une MOCN qui est une activit proc durale Cette caract ristique r pond selon Pastr 2006 une logique industrielle le principe de l conomie cognitive du travail selon lequel la r solution de probl mes est une activit co teuse dont l iss
12. it relative cette opposition resistence et d passement de l usage pr vu dans la relation dialectique Dans ce sens nous pouvons affirmer que les catachr ses sont des indices que la communaut a d pass l utilisation initialement pr vu ou selon Rabardel l laboration la production d usages se poursuivent au d l de la conception initiale comme production priv e mais aussi sociale Ensuite pour analyser la porosit nous empruntons la notion d affordance Les artefacts ne sont pas neutres d s leur conception ils portent d j des affordances des capacit s sugg rer sa propre utilisation qui vont avoir une influence sur l utilisation de ces artefacts sur son instrumentation L affordance serait l relative cette porosit de la relation dialectique entre conception et usage d instruments pour la formation 2 2 Le processus de transfert entre l espace professionnel et l espace de la formation L instrumentalisation de l artefact le simulateur de MOCN est effectu par les concepteurs en s inspirant des machines pr sentes dans l espace professionnel selon une logique pleine chelle mentionn e auparavant L instrumentalisation permet donc d analyser les processus institutionnels de cr ation des artefacts Nous analysons le transfert possible entre deux espaces l espace professionnel et l espace de la formation Dans notre cas la distance entre ces deux espaces demeure courte d une part par les caract ristique
13. la broche est un concept qui a un statut diff rent en fonction des acteurs du contexte professionnel Pour les op rateurs sur la MOCN la dilatation de la broche est un concept pragmatique parce qu il a t cr e dans l action permet de l orienter et a une dimension sociale Pastr 1995 Le ph nom ne de dilatation de la broche est une cons quence des effets th rmiques lors de la phase d usinage des pi ces L op rateur sur machine identifie une d rive dans la cote par une variation dans la profondeur d usinage La strat gie de compensation consiste r guler l enl vement de mati re dans l axe Z Ce concept est ainsi identifi comme un organisateur de Actes du congr s de l Actualit de la recherche en ducation et en formation AREF Universit de Gen ve septembre 2010 l activit de l op rateur et il poss de une dimension sociale partag e par les diff rents acteurs de l atelier Ce ph nom ne a t instrument par les concepteurs du simulateur qui l on int gr Or cette fois ci l instrumentalisation de l artefact s est fait diff remment Le ph nom ne de dilatation de la broche est mod lis e comme tant une repr sentation finalis e et le simulateur joue le r le de support pour visionner un film qui montre l usinage d une pi ce et les effets de la chaleur sur la pi ce La premi re cons quence de cette instrumentalisation est le d tournement de l usage de l artefact pr vu initialement par les concepte
14. m e comme un film laisse peu de place une activit de l apprenant 5 1 La premi re s ance Dans le premier groupe les obstacles se r p tent et parfois se transf rent d une situation mode fraisage une autre mode tournage Nous avons identifi des obstacles didactiques au niveau de l apprentissage de la machine outil comme le cas propre la commande num rique constitu par la fonction G52 qui permet un mouvement de la machine A notre avis dans une logique pleine chelle qui cherche former par exemple ce type de machine les apprenants doivent tre confront s ce type d obstacles mais peut tre doivent ils tre repens s pour d autres instrumentalisations Cette analyse permet d int rroger les modes de tranfert d activit s entre l espace professionnel et l espace de la formation la fidelit dans l activit est elle toujours n cessaire Permet elle l acquisition des comp tences critiques ou la professionnalisation des apprenants pour une seule type de machine de la marque NUM Nous avons aussi identifi des obstacles didactiques autour du simulateur par exemple la fermeture de la porte C est un obstacle que nous n avons jamais observ chez les apprenants travaillant face une machine dans l atelier Dans la conception d instruments pour la formation il est important d identifier ce type d obstacles afin d am liorer l artefact dans un processus d valuation de l artefact en situation de formation
15. nant et le savoir Son r le est de m diation le savoir tant le r glage il permet d y acc der Dans le deuxi me cas il y a une traslation quant au r le du simulateur dans la coactivit il devient l objet de savoir lui m me parce qu il est porteur du sens dans l activit des tudiants L objectif n est plus le r glage mais la manip dans le simulateur 6 Actes du congr s de l Actualit de la recherche en ducation et en formation AREF Universit de Gen ve septembre 2010 Dans l instrumentalisation de l artefact nous avons aussi present une analyse critique dans le processus de transfert entre l espace professionnel contexte industriel et l espace de la formation technologique sup rieure On s interroge sur la pertinence de certaines obstacles didactiques inspir s de l espace professionnel dans le processus d apprentissages avec un simulateur L analyse de la gen se instrumentale permet d inscrire la conception d instruments pour la formation selon une logique anthopocentr e 7 R f rences et bibliographie Becerril R 2008 Contexte professionnel contexte de la formation technologique sup rieure approche didactique Th se non publi e sous la direction de B Fraysse et B Calmettes Universit Toulouse II Pastr P 2005 Gen se et identit In P Rabardel amp P Pastr dir Mod les du sujet pour la conception Toulouse Octares 231 260 Rabardel P 1995 Les hommes et les technologies
16. s de la discipline la construction de la technologie s est fait en rapport avec le monde industriel et d autre part par le caract re professionnalisant de ces fili res Une deuxi me raison de cette rapprochement se trouve dans la pertinence et la l gitimit des situation de formation qui vont se n gocier par rapport aux pratiques professionnelles de r f rence efficaces Rogalski et Samur ay 1994 Ainsi dans une premi re phase nous consid rons le processus institutionnel de conception d artefacts Des savoirs sont mod lis s par les concepteurs du simulateur Le choix de ces savoirs 2 Actes du congr s de l Actualit de la recherche en ducation et en formation AREF Universit de Gen ve septembre 2010 et les transformations qu ils subissent sont la charge de ces enseignants chercheurs Ces objets de savoir rel vent du champ de pratiques 1 La premi re r f rence celle des savoirs mod lis s partir des concepts pragmatiques Il s agit du ph nom ne de dilatation de la broche pendant la phase d usinage des pi ces avec des MOCN 2 La deuxi me envisage l tude des situations de travail et les savoirs qui sont sousjacents dans des pratiques efficaces Lors d une deuxi me phase nous analyserons le processus d instrumentation de l artefact et les possibles catachr ses 3 La d marche m thodologique La m thodologie s inspire fortement de ce cadre conceptuel La d marche propos e permet la fois d
17. ue est incertaine Ainsi selon Pastr l organisation du travail et m me de la formation concourent supprimer ces situations probl mes soit en organisant le travail autrement soit en augmentant les comp tences des acteurs En deuxi me lieu la situation de dilatation de la broche qui est un concept d origine pragmatique qui a t formalis en concept technique Apr s avoir analys l activit ou les activit s de r f rence nous analysons les fonctionnalit s de ce simulateur en les comparant avec la machine de l atelier Nous cherchons identifier les carts nous interrogeons les concepteurs par rapport ces choix et nous demandons des experts de r aliser l activit dans le simulateur afin d identifier les possibles sch mes d usages Le simulateur est un artefact con u pour la formation son usage doit donc tre tudi dans la situation d enseignement apprentissage en pr sence de formateurs et d apprenants Le recueil de donn es ainsi que la m thodologie d analyse se sont inspir s de la didactique des disciplines Nous avons confront les changes verbaux enseignant apprenant avec les traces des actions de ces tudiants Ce croisement de donn es a t extr mement riche afin de determiner les gen ses instrumentales qui ont lieu Elles sont identifi es par le biais des obstacles l apprentissage et son origine pist mologique ou didactique en r f rence Brousseau et par l identification du r
18. une approche cognitive des instruments contemporaines Paris universit Paris 8 Rabardel P 2005 Instrument subjectif et d veloppement du pouvoir agir In P Rabardel amp P Pastr dir Mod les du sujet pour la conception Toulouse Octares 13 29
19. urs La deuxi me cons quence concerne les savoirs en jeu le ph nom ne est annonc comme tant la dilatation de la broche le savoir de r f rence celui qui est montr dans le film n est plus une broche qui se dilate donc qui augmente de taille mais les effets de cette dilatation sur la pi ce usin e 5 Etude de l instrumentation de l artefact Ce moment analyse l instrumentation du simulateur en situation de formation par les enseignants et les tudiants Nous avons analys deux s ances de formation Lors de ces s ances le m me enseignant qui est aussi le concepteur du simulateur intervient Lors premi re s ance les tudiants ont une exp rience sur les machines outils commande num rique ils poss dent un dipl me BTS et ils ont effectu un stage ouvrier dans ce domaine La s ance se d roule dans la salle informatique dure 4 heures et les tudiants travaillent chacun sur un poste informatique Lors de la deuxi me s ance les tudiants sont n ophytes quant l utilisation des MOCN Ils travaillent en groupe face aux simulateur situ s au milieu de l atelier entour s de machines Concernant la coactivit entre l enseignant et les tudiants nous avons centr notre attention sur deux aspects 1 Les obstacles et sa gestion 2 Le r le du simulateur L activit analys e est le r glage dans le simulateur en mode fraisage et puis en mode tournage puisque l activit de dilatation de la broche tant program
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