Qu`est-ce qu`un instrument ?
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1. Qu est ce qu un instrument D ans ces lignes le terme d artefact a t utilis jusqu ici pour d signer un dispositif mat riel l querre la calculette l ordinateur et le logiciel utilis employ comme moyen d action Il est temps d approfondir la notion d instrument sur trois points Le premier point concerne le fait que l artefact n est pas n cessairement mat riel peut par exemple tre symbolique les cartes les graphiques les abaques les tables de mul tiplication les m thodes etc sont des exemples de dispositifs dominante symbo lique m me si bien entendu leur support mat riel lorsqu il existe est prendre en compte Le second point concerne l identit m me de l instrument qui ne peut tre r duite l artefact mat riel ou symbolique Ainsi dans un processus d appropriation d un robot p dagogique de type bras manipulateur Rabardel 1993 les sujets ne prennent pas en compte les m mes parties du dispositif au cours de la gen se instrumentale Au d but de celle ci ils accordent beaucoup d impor tance aux diff rentes parties du bras parce qu ils croient que c est sur elles que les com mandes permettent d agir la fin le bras n est plus pris en compte toute l attention est focalis e sur la pince et ses changements de position dans l espace Ce n est donc pas la totalit de l artefact qui constitue l instru ment du sujet mais seulement une fraction de celui ci qu2. l ve compte crayon nombre de carreaux L l ve aligne querre obtention direction perpendiculaire l axe Il compte crayon m me nombre de carreaux Il fait glisser querre perpendiculaire passant par A Il dessine crayon point A Il trace et prolonge crayon querre trait sur feuille Il mesure r gle distance A axe Il reporte r gle distance axe A Il dessine crayon point A Idem pour point B Idem pour point B Il trace crayon et r gle le segment Il trace crayon et r gle le segment entre le sujet et l instrument S 1 les inter actions entre l instrument et l objet 1 0 sur lequd il permet d agir et enfin les inter actions sujet objet m diatis es par l instru ment S O m Environnement Reprenons pour illustrer l utilisation du mod le SAI l exemple de la sym trie ortho gonalef L l ve dispose d une feuille sur laquelle un axe parall le au quadrillage et un segment AB oblique par rapport l axe sont trac s ainsi que d une r gle gradu e et d un crayon Dans une condition la feuille est quadrill e dans l autre elle est blanche et l l ve dispose d une querre Condition quadrillage L l ve compte les carreaux entre A et l axe avec la pointe de son crayon compte ensuite de la m me fa on le m me nombre de carreaux de l autre c t de l axe e marque le point A II recommence pour B puis trace A B l aide de la r gle et du crayon Condition querre L l ve aligne
3. instruments sur l activit cognitive des utili sateurs et le fait qu ils ne puissent en aucune fa on tre consid r s comme neutres Construire des situations d activit s avec des instruments favorisant le d veloppement des comp tences C est un probl me moins simple qu il n y parait Ainsi Rogalski 1988 qui analyse les Outils pour le calcul et le tra age de courbes CNDP DIE Mars 1995 difficult s rencontr es par les l ves dans une t che de programmation met en vidence qu une partie d entre elles n est pas d ordre logique mais tient des repr sentations insuffisantes ou erron es du dispositif infor matique sur lequel le programme sera ex cu t Le dispositif a des contraintes et des modalit s de gestion de l information qui ne sont pas toujours identifi es de fa on ad quate par les l ves Ceux ci ont tendance attribuer la machine les m mes connais sances et comp tences que les leurs propres Cette tendance avait d j t identifi e dans d autres situations par Laborde et al 1985 ou M endelsohn 1986 Celui ci sou ligne que la construction de repr sentations anthropomorphiques du dispositif est dans certains cas encourag e par la parent entre les caract ristiques de la machine et le fonc tionnement ou les sch mes familiers des sujets ex tortue LO GO Les sujets prou vent alors des difficult s suppl mentaires pour se d centrer et distinguer les caract
4. le petit c t de l querre sur l axe puis il le fait glisser le long de l axe jusqu ce que le c t Figure 1 Mod le des situations d activit s avec instrument ar 6 II sagit d un domaine ar lequd les r ultats obtenus par la recherche didactique sont importants N ous n avons pas l intention travers notre exemple d apporter desr ultats nouveaux NOUS nous proposons sulement de donner une illugration del utilisation posible par les ms gnants du mod le d analyse SAI 7 La dexription de l activit sur laquelle porte l analyse tant purement comportemen tale nousne savons pas sil pens orthogonalit perpendiculaire l axe passe par A II trace un trait entre A amp l axe I prolonge ce trait avec la r gle II mesure la distance A axe avec la r gle la reporte de l autre c t de l axe et dessine A II recommence pour B et trace A B II appara t que si les deux activit s ont des points communs la proc dure querre est plus complexe L l ve doit prendre en compte l orthogondlit au moins sous la forme agie et effectuer des mesures qui ne portent pas n cessairement sur des nombres entiers tandis que le quadrillage est limit aux nombres entiers et n implique pas l orthogonalit puisqu il suffit de compter les carreaux en direction de l axe et de repor ter le r sultat de l autre c t N ous voyons travers cet exemple l int r t des descriptio
5. renouveler par exemple les conditions d im plication r ciproque des buts et des moyens d encha nement des buts et sous buts de contr le de l action mais elles ferment la porte d autres possibles Le contr le de l ouverture du champ des actions possibles comme de l activit requise constituent donc deux dimensions impor tantes de l usage ducatif des instruments Les sch mes d utilisation Le processus d appropriation d un artefact s accompagne chez le sujet de constructions repr sentatives relatives l instrument la r alit sur laquelle il permet d agir ou qu il permet d analyser I1 s accompagne aussi de l laboration de structures permettant l orga nisation de l action du sujet les sch mes d utilisation SU Nous les d finirons dans la tradition pia g tienne comme l ensemble structur des caract res g n ralisables des activit s d utili sation des instruments Ils permettent au sujet d engendrer les activit s n cessaires la r alisation des fonctions qu il attend de l usage de l instrument Ils forment ainsi une base stable pour son activit Les SU peuvent tre consid r s comme des invariants repr sentatifs et op ratifs correspondant des classes de situations d activit avec instru ment Les aspects repr sentatifs sont en particu lier relatifs aux types de transformations r a lisables aux conditions de ces transforma tions aux modalit s techniques propres c
6. ris tiques de leur fonctionnement propre de celles du fonctionnement de la machine alors que paradoxalement cette parent des fonctionnements leur a facilit une premi re entr e dans le syst me L exemple du qua drillage d j voqu rel ve du m me type de ph nom ne En prenant en charge la dimen sion orthogonalit de la sym trie il simplifie lorsque l axe est parall le au quadrillage le probl me de construction pour l l ve mais ne le conduit pas construire l orthogonalit Afin de mieux ma triser l impact de l utili sation des instruments au plan ducatif il convient d analyser finement les situations d activit cr es par leur usage On peut utili ser dans ce but le mod le SAI figure 1 Trois p les y sont distingu s le sujet l instrument l objet vers lequel l action l ai de de l instrument est dirig e Le mod le fait appara tre une multiplicit et une complexit des relations et des interactions entre les dif f rents p les sans commune mesure avec les mod lisations bipolaires habituelles de situa tions d interaction sujet objet telle par exemple que la dyade l ve ordinateur En effet au del des interactions directes sujet objet S O d de multiples autres interactions doivent tre consid r es les interactions CONDITION QUADRILLAGE LE MATH MATICIEN LE PHYSICIEN ET LE PSYCHOLOGUE CONDITION QUERRE Activit Instrument Objet Activit Instrument Objet L
7. s au Qu bec M Ourahay 1991 ont mis en vidence que la notion de sym trie orthogonale ne se construit chez les l ves ni de la m me fa on ni avec les m mes contenus selon les instruments utilis s pour faire les construc tions graphiques querre compas quadrilla ge pliage Le pliage et le quadrillage ne per mettent pas d associer la pr sence de l ortho gonalit au concept de sym trie l orthogondlit est fournie par l instrument et n a pas besoin d tre construite par les l ves dle n apparait pas dans leur conception de la sym trie Le quadrillage est un instrument facile utiliser permettant une r ussite ais e mais la conceptualisation de la sym trie qui r sulte des construction ainsi r alis e est pauvre l inverse le compas et l querre mettent en vidence la pr sence de l orthogo nalit directement ou indirectement l occasion de la construction d objets sym triques D e multiples exemples allant dans le m me sens pourraient tre donn s par exemple Bautier 1993 IIs mettent en vi dence l impact des instruments sur la conceptualisation et soulignent que l analyse de leurs propri t s est une n cessit pour l enseignant sil veut atteindre ses objectifs didactiques de conceptualisation Comment les instruments influencent ils la construction du savoir Comment les instruments peuvent ils avoir un impact sur les savoirs construits et sur leurs modes de constructio
8. LE MATH MATICIEN LE PHYSICIEN ET LE PSYCHOLOGUE Qu est ce qu un instrument appropriation conceptualisation mises en situation Les instruments ont un double usage au sein des activit s ducatives Chez les l ves ils influencent profond ment la construction du savoir et les processus de conceptualisation Pour les enseignants ils peuvent tre consid r s comme des variables sur lesquelles on agit pour la conception et le contr le des situations p dagogiques M ais la ma trise de ces variables d pend de la bonne compr hension des processus par lesquels l usage influe sur l activit cognitive des utilisateurs Les instruments ne sont pas neutres D ans l enseignement les instruments sont tr s souvent consid r s comme de simples auxiliaires neutres n intervenant pas en tant que tels sur la construction des savoirs par les l ves et sur les conceptualisations qui en r sultent Luc Trouche montre par exemple dans son article que la calculatrice graphique est un non objet pour les enseignants ceux ci et les l ves tant d accord pour estimer que son utilisation ne n cessite aucun apprentissage la suite d autres articles de ce num ro qui s inscrivent en faux contre l id e d une neutralit des outils nous mon trerons partir de quelques exemples que l instrument n est pas conceptuellement neutre qu il soit issu des technologies contemporaines ou traditionnelles Ainsi des travaux men
9. ations de la mati re par enl vement de copeaux La machine d finit des types de transformations de changement d tats pos sibles et des conditions de ces changements d tat II s agit ici des contraintes li es la sp cificit de l instrument finalis par la pro duction des transformations alors qu au pre mier niveau il s agissait de ses caract ristiques mat rielles g n rales communes l ensemble des objets mat riels Ainsi une querre implique une gestion de l orthogonalit par le sujet et cette propri t peut tre utilis e dans une perspective ducative par l ensei gnant en laborant des situations et en pro posant un contrat didactique adapt Enfin l instrument est porteur de contraintes dans la mesure o il comprend plus ou moins explicitement une pr struc turation de l action de celui qui l utilise quitte bien entendu ce que le sujet ne structure pas son action en conformit avec cette pr structuration Le sujet dans l utilisation et l appropria Outils pour le calcul et le tra age de courbes CNDP DIE Mars 1995 tion de l instrument doit tenir compte de ces contraintes N ous dirons qu une part de son activit en d coule n cessairement l activit est relativement requise Ouverture du champ des actions posibles Cependant l impact de l instrument sur l activit cognitive ne d pend pas que des dif f rents types de contraintes que nous venons d examiner Elle
10. es transformations et au fonctionnement de l artefact aux propri t s de la zone d interfa ce utilisateur et aux modalit s d intervention dans cette zone Les aspects op ratifs sont notamment rela tifs aux buts aux actions l mentaires ou compos es pouvant tre structur es en proc dures orientant l organisation la planifica tion et la gestion de l action au cours de son d roulement Les SU ont un pouvoir assimilateur ils permettent la r p tition de l action en assu rant son adaptation aux aspects variables des objets et des situations appartenant une m me classe IIs ont des capacit s accommo datrices pour s appliquer des objets des classes de situations diff rentes Les sch mes d utilisation ont une dimen sion priv e au sens o ils sont les sch mes d un sujet singulier M ais ils ont galement une dimension sociale essentielle Elle tient ce que leur mergence r sulte pour une part d un processus collectif auxquels contribuent les utilisateurs mais aussi les concepteurs des artefacts Elle tient ce qu ils font l objet de LE MATH MATICIEN LE PHYSICIEN ET LE PSYCHOLOGUE processus de transmission sociaux des notices jusqu aux formations C est pour quoi les SU doivent tre non seulement consid r s dans leurs dimensions priv es mais galement en tant que sch mes sociaux d utilisation SSU cette dimension tant particuli rement importante dans une pers pective ducative
11. il a s lectionn e et dont il a la bor les propri t s pertinentes pour l action au cours de la gen se instrumentale L instru ment et l artefact ne se confondent pas l ins trument r el du sujet r sulte d une labora tion progressive Le troisi me point est tout aussi essentiel La fraction de l artefact consid r e comme E 2 N ous employons le teme artefact plut t que celui d objet technique ou de machine car il et plusneutre et n implique pas un point de vue technologique sur ces objets 3 Une analy plus compl te des activit s avec intruments aux plans empiriques et th o riques et d vdopp e dans Rabarde 1995 Outils pour le calcul et le tra age de courbes CN DP DIE Mars 1995 LE MATH MATICIEN LE PHYSICIEN ET LE PSYCHOLOGUE ee 4 Dans nombre de stuations cette laboration ne limite pas la Section d une partie de l artefact celui ci et souvent d ourn de ss fonctions initiales utilis pour d autres usages que ceux pr vus par les concepteurs parfois m me il et tranform Toutes ces acti vi t s rd vent de la gen se ingrumentale 5 Cda uligne l impor tance de la gestion didactique des stuati ons et des contrats par l enseignant moyen d action par le sujet ne constitue pas la totalit de l instrument En r alit l ins trument est une entit mixte qui comprend d une part l artefact mat riel ou symbolique et d autre part les sch mes d utilisa
12. n Les facteurs Outils pour le calcul et le tra age de courbes CNDP DIE Mars 1995 LE MATH MATICIEN LE PHYSICIEN ET LE PSYCHOLOGUE CE 1 L id e commune de mode d emploi reprise par Wallon amp L ontie correpond cette dimenson la source de l influence des instruments sur l activit cognitive et la conceptualisation correspondent d une part aux contraintes propres aux instruments d autre part aux ressources qu ils offrent pour l action Gestion de contraintes et activit requise L instrument constitue pour le sujet un ensemble de contraintes qui s imposent lui et qu il doit g rer dans la singularit de cha cune de ses actions Les contraintes sont videmment diff rentes selon les types d activit Par exemple dans une t che de montage d objet tech nique le sujet doit respecter des contraintes de structure de conditions de fonctionne ment diff rentes de celles qui r sultent de l utilisation fonctionnelle de ce m me objet Ainsi comme toute r alit l instrument oppose au sujet un ensemble de contraintes que celui ci doit la fois identifier com prendre et g rer En cela il participe des r sistances du monde des objets au sens phi losophique du terme M ais il est galement porteur de contraintes en r f rence aux modalit s d action sur la r alit qu il organise et qui s imposent ainsi au sujet Un tour n autorise par exemple que certains types de transfor m
13. ns de l activit analys e avec le mod le SAI elles permettent de caract riser les propri t s des situations didactiques r ellement prises en compte par l l ve Ainsi un l ve qui ne respecte pas la perpendicularit de l querre l axe lorsqu il la fait glisser pour que l autre c t passe par le point comme cela se rencontre sou vent n a probablement pas encore v ritable ment int gr l orthogonalit dans sa concep tualisation de la sym trie L analyse avec le mod le SAI peut par ailleurs galement tre r alis e partir d une description de la t che a priori aidant ainsi l enseignant appr cier la pertinence ducative des t ches et des situations en fonction des objectifs vis s A Outils pour le calcul et le Tacage de courbes DP DIE Mars 1995
14. tient galement au moins aussi fondamentalement aux possibilit s d action qui s offrent au sujet Les transformations les changements d tat de la mati re ouvr e li s par exemple l utilisation d un tour sont certes limit s et cette limitation m me est une contrainte qui p se sur l action du sujet mais elles rendent possibles aussi et peut tre surtout l mer gence de nouveaux types et de nouvelles formes d action D e nouveaux changements d tats des objets sont par exemple accessibles dans des conditions elles m mes renouvel es d amplitude de vitesse de co t de nou veaux types d objets peuvent galement tre transform s En ce sens l utilisation d un instrument accro t les capacit s assimilatrices du sujet et contribue l ouverture du champ de ses actions possibles Une partie des exemples pr sent s dans d autres articles de ce num ro rel ve de cette variation du champ des possibles M ais celle ci n a pas en elle m me une valeur positive ou n gative au plan ducatif Ainsi disposer d une machine forte puissance de calcul peut aussi bien permettre d explorer des types de t ches math matiques autrement inaccessibles que supprimer des activit s en elles m mes for matives De la m me fa on les dimensions de structuration de l action dont est porteur l instrument ont la m me ambivalence Elles rendent possibles pour le sujet de nouvelles modalit s d organisation de son action
15. tion les repr sentations qui font partie des comp tences de l utilisateur et sont n cessaires l utilisation de l artefact C est cette entit mixte qui tient la fois du sujet et de l objet qui constitue l instrument v ritable pour l utilisateur ici l l ve Un instrument est donc form de deux composantes d une part un artefact mat riel ou sym bolique produit par le sujet ou par d autres d autre part un o des sch mes d utilisa tion associ s r sultant d une construction propre du sujet autonome ou r sultant d une appropriation de sch mes sociaux d utilisation SSU L instrument n est donc pas un donn mais doit tre labor par le sujet L appro priation de l instrument par les utilisateurs r sulte d un processus progressif de gen se instrumentale L instrument pour l utilisa teur volue tout au long de ce processus de gen se La relation instrumentale l artefact est form e par la constitution de l association SSU artefact L instrument constitu n est pas ph m re il a un caract re permanent et fait l objet d une conservation comme moyen disponible pour les actions futures m me si bien entendu il voluera en relation avec les situations d action auxquelles il sera associ par le sujet La mise en uvre de l instrument consiste mobiliser cette entit mixte tandis que l appropriation consiste la construire On comprend mieux ainsi l impact de l usage des
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