Dossier : Les croisements disciplinaires / 1. Compétences transversales ?

Compétences spécifiques et compétences transversales

un état de la question en didactique et en psychologie cognitive

Michel Caillot, Université Paris-V René-Descartes

La question centrale, dans le domaine de l'acquisition des connaissances, reste celle de la transférabilité d'un apprentissage donné. Elle paraît quasiment impossible en ce qui concerne les connaissances spécifiques, tandis que le transfert des connaissances métacognitives semble envisageable. Mais l'existence de compétences transversales reste à prouver.

L'apprentissage est en lui-même un paradoxe. La situation d'apprentissage est toujours très contextualisée : les connaissances à faire acquérir sont précises et limitées, la situation didactique correspondante avec son environnement matériel (manuel, exercices d'application spécifiques accompagnant en général cette situation, etc.) est spécialement conçue pour que l'apprentissage soit le plus efficace. Or l'apprentissage de l'élève sera considéré comme réussi et efficace seulement lorsque ce dernier sera capable d'appliquer spontanément les connaissances apprises en classe à des situations différentes de celles sur lesquelles s'est construit ledit apprentissage, ces situations étant plus ou moins proches des situations scolaires.

L'apprentissage correspond à différentes phases

Une première phase de contextualisation, une deuxième phase de décontextualisation et une dernière phase de généralisation à toute une classe de situations.

La question centrale est alors celle du transfert : y a-t-il toujours transfert d'une situation à l'autre, entre autres du contexte qui a servi à l'apprentissage à une tout autre situation jamais rencontrée auparavant ?

La question du transfert, si importante en pédagogie, doit être précisée car la distance séparant la situation-support de l'apprentissage et la situation-cible à laquelle doit s'appliquer l'apprentissage est évidemment une variable à prendre en compte. Le sens commun nous dit qu'un transfert intradisciplinaire aura plus de chance de réussir, comme par exemple le transfert de connaissances en électricité à l'électronique, qu'un transfert interdisciplinaire comme celui de compétences acquises en français à des compétences en mathématiques. Quand on s'intéresse à cette question, en deçà de l'existence même d'un transfert possible, se pose le problème de ce qui se transfère : quels types de connaissances sont transférables ? Des connaissances spécifiques ou des connaissances générales, telles des méthodes qui seraient alors inter ou transdisciplinaires ?

Pour répondre à ces questions auxquelles sont confrontés tous les jours les enseignants, les recherches en psychologie cognitive ou en didactique peuvent apporter quelques éléments de réponse qui souvent vont aller à l'encontre du sens commun ou d'une certaine pédagogie naïve.

Cet article présente un certain nombre de notions utiles et de résultats de recherches récentes, ce qui devrait contribuer à éclairer le débat afin de tenter de répondre à la question du transfert des connaissances. L'auteur de ces lignes est bien conscient que le lecteur risque de se poser plus de questions à la fin qu'il n'en avait au début de sa lecture. Mais l'enjeu est important si on veut donner des bases solides à des pratiques qui souvent en manquent cruellement, tel le développement de l'enseignement de méthodes dites d'éducabilité cognitive.

Dans une première partie, nous présenterons comment la psychologie cognitive permet de différencier plusieurs types de savoirs ou de connaissances qui, nous le verrons, ne se transfèrent pas de la même façon. La compétence de l'expert ou ses connaissances seront précisées par rapport aux connaissances de l'apprenant au cours de la deuxième partie. La question du transfert sera abordée en troisième partie, lorsqu'on discutera la question de l'analogie et de son importance dans l'apprentissage. Enfin, nous reviendrons sur les conditions qui semblent provoquer et faciliter le transfert de connaissances.

Les différents types de connaissances

Tout sujet humain, qu'il soit un apprenant ou un enseignant, dispose d'un système de traitement d'information dont la principale caractéristique est de posséder une mémoire à long terme dans laquelle sont stockées les diverses connaissances. Dans les années 1970, sous l'influence de l'intelligence artificielle, les connaissances ont été catégorisées en connaissances déclaratives et procédurales, catégories maintenant bien connues, nous semble-t-il, des enseignants. Cette dichotomie bien pratique est toutefois insuffisante quand on considère l'utilisation de ces connaissances en situation de résolution de problème par exemple. Il faut alors ajouter un nouveau type de connaissances : les connaissances stratégiques qui précisent les conditions d'emploi des connaissances déclaratives et procédurales. À ces trois types de connaissances, vient se surajouter le système métacognitif ou métacognition dans sa double dimension de connaissances métacognitives et de contrôle de sa propre activité cognitive. La figure 1 présente l'architecture de ces différents types de connaissances. Nous allons maintenant détailler chaque type de connaissances toujours en gardant à l'esprit ce qui est du ressort de compétences spécifiques et des compétences transversales ou générales.

Connaissances déclaratives

Ces connaissances correspondent à la question : "Quoi ?" Au sens classique du terme, ce sont les connaissances scolaires. En fait, elles sont constituées de faits, de définitions, de règles, de théorèmes ou encore de lois. Le document 1 présente quelques exemples de connaissances déclaratives. Leur principale caractéristique est d'être des connaissances statiques, inertes, qui seraient parfaitement inutiles si les autres types de connaissances n'existaient pas. En fait, ce sont elles qui sont concernées par les tâches de pure mémorisation et de récitation par coeur. À l'école, de nombreuses connaissances sont présentées sous forme déclarative, que cela soit à travers le discours du maître ou dans les manuels. Mais pourrait-il en être autrement ?

Document 1. Exemples de connaissances déclaratives

La date de la bataille de Marignan : 1515.
La définition d'un quadrilatère inscrit dans un cercle.
La formule du dioxyde de soufre : so2
Les différentes graphies du phonème [e] : è, ai, ais, aix, ei, es, est.
Le théorème de Pythagore.
La loi d'Ohm : U = Ri

Connaissances procédurales

Elles répondent à la question : "Comment ?" Comme leur nom l'indique, ce sont avant tout des procédures. Sous ce nom générique, on peut inclure tous les savoir-faire qui, en fait, sont souvent des séquences d'actions élémentaires. Ils sont avant tout dynamiques par opposition à l'inertie des savoirs déclaratifs. Ce sont ces connaissances qui rendent ces derniers utilisables. Dans cette catégorie, on range bien sûr tous les algorithmes, les procédures expérimentales, etc.

Le document 2 donne à titre d'exemple quelques connaissances de type procédural. Ces connaissances peuvent être apprises soit par l'action directe du sujet comme dans le cas d'apprentissages moteurs (par exemple : faire du vélo), soit par voie discursive ou textuelle comme lors d'apprentissage d'une procédure basée sur des consignes précises (réglage d'un appareil par exemple). Elles sont constitutives de compétences bien spécifiques correspondant à des tâches précises. Quand elles sont parfaitement maîtrisées, elles deviennent alors complètement automatisées et sont l'expression d'une certaine expertise, difficilement transférable à d'autres tâches.

Document 2. Exemples de connaissances procédurales

Diviser deux nombres entiers : 125 : 5 = ?
Construire la médiatrice d'un segment.
Faire un profil de relief à partir d'une carte topographique.
Mesurer une masse par double pesée.
Lire un texte où les différentes graphies [e] sont présentes.

Les connaissances déclaratives et procédurales sont le type même des connaissances que l'école, par tradition, sait bien enseigner. Il n'en est pas de même pour les autres types de connaissances que nous allons détailler dans ce qui suit.

Connaissances stratégiques

Ces connaissances, encore appelées connaissances des conditions, correspondent à la question : "Quand ?" ou "Pourquoi ?" appliquer, utiliser, telle ou telle connaissance.

En fait elles traduisent les savoirs relatifs aux conditions d'application (d'où leur nom de connaissances des stratégies) et de validité des autres types de connaissances : savoir quand et dans quel contexte utiliser telle stratégie, telle démarche. Elles mettent en pratique des opérations mentales d'analyse, de reconnaissance, de catégorisation. Ce sont elles qui sont mobilisées lorsqu'une situation problème est reconnue voisine d'une situation déjà vue et peut donc être rattachée à une classe de problèmes connus. Le document 3 présente quelques exemples de connaissances stratégiques.

Document 3. Exemples de connaissances stratégiques

En mécanique, choisir entre appliquer le principe fondamental de la dynamique et utiliser la conservation de l'énergie mécanique.
Choisir le niveau de langue en classe.
En algèbre, savoir s'il faut factoriser ou développer une expression.
Choisir entre le présent et l'imparfait pour écrire un récit.

Les connaissances stratégiques sont en général peu enseignées explicitement car les enseignants pensent que c'est par la répétition d'exercices plus ou moins semblables que les élèves inféreront spontanément par eux-mêmes les conditions d'application et les stratégies à utiliser. Cette option pédagogique totalement implicite chez les enseignants conduit les élèves à ne pas savoir quand ou pourquoi utiliser telle connaissance plutôt que telle autre lorsqu'ils se trouvent face à des situations différentes de celles vues en classe. On voit ainsi que les connaissances des conditions sont fondamentales dans l'architecture des connaissances de l'élève et qu'elles jouent un rôle non négligeable dans le transfert. Toutefois, comme elles sont liées à des connaissances procédurales spécifiques, elles jouent un rôle dans le transfert intradisciplinaire comme le montrent les exemples retenus dans le document 3 où le choix d'une procédure se fait dans la même discipline : en mécanique, en français ou en algèbre. Le type de connaissances jusque-là discutées renvoie à des connaissances universelles produites dans une culture et une histoire données. Elles sont, de fait, extérieures au sujet et tout le but de l'apprentissage est qu'elles deviennent intériorisées grâce à la médiation d'un autre (adulte, enseignant ou pair). Lorsqu'on discute de méthodes transversales à plusieurs disciplines, il est clair qu'on se situe à un niveau de connaissances plus élevé que ce type de connaissances ; en fait, on est alors à un niveau "méta" et on parle alors de métaconnaissances.

La métaconnaissance ou métacognition

La métacognition est définie comme la connaissance et la cognition sur tous les objets cognitifs, c'est-à-dire sur tout ce qui est cognitif (Flavell, 1987). Sous le vocable de métacognition,on a l'habitude de considérer deux types de composantes : les connaissances métacognitives ou métaconnaissances et les processus de contrôle de ses propres activités cognitives. On peut dire par analogie avec ce qui précède que les métaconnaissances sont des connaissances déclaratives et les processus de contrôle des connaissances procédurales. Dans les deux cas, ce sont des connaissances explicites du sujet qui mettent en jeu la prise de conscience1. À la différence des connaissances précédentes, pour la plupart, elles sont éminemment personnelles et dépendent donc de la

personnalité du sujet.

Les connaissances métacognitives

On distingue en général trois catégories de connaissances métacognitives, appelées encore métaconnaissances, celles relatives :

  • aux individus ;
  • aux tâches ;
  • aux stratégies.

Métaconnaissances relatives aux individus

Ce sont les connaissances que tout un chacun possède sur ses propres possibilités cognitives et sur celles de ses proches. Ainsi, qu'un élève sache qu'il est capable de se rappeler facilement les leçons apprises est une métaconnaissance totalement personnelle qui lui est propre. Il est clair qu'une telle connaissance peut lui être utile s'il doit choisir entre diverses activités à faire à la maison. Un autre exemple est lorsqu'un élève sait qu'il apprendra plus facilement sa leçon lorsqu'elle est illustrée par des schémas ou des documents récapitulatifs. À côté de ces connaissances, un sujet peut aussi se comparer à d'autres, en étant conscient des différences cognitives interindividuelles : "Je suis plus capable d'écrire un texte que X" ou "Y a plus de mémoire que moi".

Enfin, on range aussi dans cette catégorie de métaconnaissances les connaissances naïves sur la cognition, comme savoir que la mémoire est faillible et qu'elle peut être améliorée par des méthodes adéquates.

Métaconnaissances relatives aux caractéristiques de la tâche

À partir de son expérience personnelle, l'apprenant est capable d'évaluer la tâche à laquelle il a à faire face, même si cette évaluation s'avère non fondée. Il sait souvent de façon peu justifiée que tel ou tel exercice se révélera difficile : il a une connaissance expérientielle des difficultés du domaine.

Métaconnaissances relatives aux stratégies

Ce sont les connaissances relatives aux méthodes de résolution, aux heuristiques, aux stratégies à mettre en oeuvre. On peut y ajouter les connaissances relatives aux stratégies de mémorisation ou de rappel en mémoire. Par exemple, un élève sait (ou devrait savoir) qu'il ne doit pas lire de la même façon un texte dont il doit faire une fiche de lecture et un roman policier.

Contrôle et régulation de l'action

L'ensemble de ces métaconnaissances est en fait relativement statique ; elles sont semblables à des connaissances déclaratives. Elles seront activées et rendues dynamiques lors de la planification, de l'exécution des processus cognitifs. La planification de l'action, le contrôle et la régulation de son exécution correspondent en fait à la partie procédurale de la métacognition.

Contrôle de l'exécution

Le contrôle de l'exécution constitue les stratégies métacognitives. Les opérations correspondantes sont entre autres :

  • La classification : classer une tâche, un problème en fonction des catégories de problème constituées.
  • La prévision : choisir une option parmi diverses possibles et savoir anticiper par la pensée une action.
  • La vérification : savoir où on en est. Vérifier les diverses étapes de son raisonnement, de son argumentation, de sa résolution de problème. Repérer les étapes intermédiaires et leurs résultats, etc.
  • L'évaluation de sa propre activité cognitive. Savoir reconnaître quand on est dans une impasse, que ce développement est trop long, etc.

Régulation de l'exécution

Ce sont les processus métacognitifs qui permettent d'organiser l'action, de moduler les efforts à fournir face à une tâche donnée. Ils correspondent à des prises de décision de la part de l'élève. L'élève peut ainsi jouer soit sur la capacité de traitement, soit sur son intensité : ainsi il peut décider de laisser tomber des éléments non pertinents pour se concentrer sur les points importants (régulation de la capacité de traitement) ou bien décider de lire attentivement le texte dont il doit faire un résumé (régulation de l'intensité de l'attention).

Connaissances spécifiques et connaissances générales

Les connaissances déclaratives, procédurales et stratégiques sont des connaissances liées à un contenu disciplinaire et sont donc des connaissances dites spécifiques. Les connaissances qui relèvent de la métacognition ont, elles, perdu tout lien avec des connaissances précises, spécifiques d'un domaine donné. Elles peuvent être caractérisées sans contestation comme des connaissances ou des compétences transversales ou même générales. On voit donc ainsi que lorsqu'on aborde la question de la transférabilité d'un apprentissage donné, il faut préciser quel type de connaissances a été visé dans l'apprentissage car la question du transfert n'aura pas la même réponse selon que l'on considère tel ou tel type de connaissances. L'analyse précédente laisse entrevoir que les connaissances spécifiques seront quasiment impossibles à transférer, sauf peut-être dans le cas du transfert intradisciplinaire à des domaines voisins. Par contre, la transférabilité des compétences générales liées aux connaissances métacognitives semble envisageable puisqu'elles sont à un niveau méta (il faut entendre "au-dessus" des connaissances spécifiques).

Différences entre novice et expert

En quoi se différencient les connaissances de l'expert et du débutant ? Si d'un point de vue épistémologique, on peut questionner cette dichotomie trop réductrice, ce que fait par exemple Dreyfus (1992), ici nous la prendrons pour fondée dans la mesure où nous ferons une description assez générale pour ne pas alourdir l'exposé. Les informations suivantes sont tirées d'études faites par une équipe de psychologues de l'éducation (Chi et al.,1981) sur la résolution d'exercices de physique par des étudiants débutants2 (les novices) et leurs enseignants (les experts). Les exercices portaient sur la mécanique et correspondaient en gros au niveau de la terminale C et au début de l'université. Les tâches demandées étaient multiples : catégorisation d'énoncés de problèmes, évocation des connaissances sollicitées concernant une classe de problèmes, etc. Sans entrer plus dans le détail des expériences réalisées, nous nous limiterons à donner les résultats les plus saillants qui vont au-delà de la discipline concernée - la physique - et qui ont une portée générale.

D'abord les catégorisations des énoncés des débutants sont très fortement liées aux situations décrites par les énoncés et aux objets présents dans ces situations. Autrement dit, les étudiants sont très sensibles aux habillages des exercices, à leurs traits de surface. En fait, les connaissances nouvellement acquises restent très fortement liées aux contextes situationnels dans lesquels celles-ci ont été introduites, comme si les étudiants ne possédaient pas encore de connaissances décontextualisées ayant une portée générale à toute une classe de problèmes. Par contre, les experts catégorisent les énoncés des exercices suivant les principes de la physique, indépendamment des habillages des énoncés : leurs connaissances sont devenues indépendantes des contextes et ont atteint un degré de généralisation suffisant pour pouvoir s'appliquer à toute une classe de problèmes, même si les contextes sont totalement différents. Un autre résultat très important de Chi et al.est de mettre en évidence que les connaissances des débutants et des experts ne sont pas structurées en mémoire de la même façon. En plus d'avoir des connaissances liées aux contextes situationnels, les novices possèdent surtout des connaissances déclaratives. L'analyse des verbalisations relatives aux connaissances dont ils auraient besoin pour résoudre tel ou tel problème montre sans ambiguïté que les connaissances procédurales et conditionnelles stratégiques ne sont pas mentionnées comme si elles étaient quasiment absentes de leur mémoire.

Par contre, les verbalisations sont riches de descriptions détaillées des objets présents dans la situation évoquée : connaissances donc avant tout déclaratives portant sur des faits, des paramètres... À l'opposé, les verbalisations des experts sur les mêmes énoncés sont moins riches de connaissances déclaratives. Elles comportent les connaissances procédurales nécessaires pour résoudre le problème présenté : par exemple, "le principe fondamental de la dynamique sera utile" ou bien "il est nécessaire d'introduire un système d'axes", et ainsi de suite. En outre, les conditions d'application sont bien précisées : si la situation est statique, alors on peut appliquer les lois de la statique, cas particulier du principe fondamental de la dynamique. Le document 4 donne un résumé des différences entre les connaissances de débutants et d'experts. Le mot schéma utilisé sur ce document renvoie à un terme de psychologie cognitive qui signifie unité organisée de connaissances rappelée tel que en mémoire.

Document 4. Différences novice-expert relatives aux connaissances et aux stratégies utilisées dans la résolution de problèmes de physique

 NoviceExpert
Schémas de
connaissances
Objets physiquesPrincipes physiques
Connaissances spécifiquesConnaissances hiérarchisées
Connaissances surtout déclarativesConnaissances déclaratives et procédurales
Schémas de
connaissances
Recherche de formulesUtilisation des principes physiques
Chaînage arrièreChaînage avant
Contextualisation forteDécontextualisation

Les différences de nature et de structuration des connaissances chez le novice et l'expert conduisent à des différences dans les stratégies mises en oeuvre pour résoudre les problèmes, comme le montre le document 4. Le débutant va d'abord se rappeler les formules vues en cours qu'il va tenter ensuite d'appliquer à la situation de l'énoncé.

Typiquement, les formules sont des connaissances déclaratives de peu d'application sans les connaissances stratégiques nécessaires pour les utiliser à bon escient à des situations différentes de celles vues en cours.

La stratégie est un "chaînage arrière", terminologie provenant de l' intelligence artificielle qui signifie tout simplement que l'élève part de l'inconnue pour remonter vers les données en utilisant une formule où le but à atteindre est transformé en inconnue à déterminer. Chez l'expert, la stratégie fondée sur les principes et les lois physiques va entraîner une stratégie différente : une stratégie de "chaînage avant" où la solution se développera à partir des principes évoqués appliqués aux données du contexte considéré. Cette stratégie est l'expression des connaissances procédurales et stratégiques possédées par l'expert.

Au-delà de la spécificité de l'exemple choisi, d'autres études faites dans des domaines différents (résolution de problèmes en économie, en mathématiques ou en médecine) montrent les mêmes différences de comportement entre les débutants et les spécialistes du domaine concerné. Les lecteurs intéressés par ce sujet pourront consulter avec profit les ouvrages de Richard (1990) et de Richard et al. (1990).

En résumé, on constate que l'apprenant a un mal fou à décontextualiser ses connaissances pour qu'elles deviennent vraiment générales pour s'appliquer à des situations différentes de celles vues en classe. Ceci devrait sans doute relativiser fortement l'opinion rencontrée fréquemment chez les enseignants et les formateurs que la transférabilité irait de soi. Le chapitre suivant se propose de présenter quelques résultats relatifs au transfert, en particulier le cas du transfert analogique.

La question du transfert

La littérature psychologique insiste en général beaucoup plus que la littérature pédagogique sur le transfert de connaissances ou de compétences, sans doute pour une raison épistémologique. La pédagogie se voulant indépendante des contenus a par son objet même une portée universelle et suppose implicitement que le transfert spontané d'une situation d'apprentissage à une autre situation est assuré automatiquement. Or, les psychologues, en l'occurrence beaucoup plus prudents, ont montré la difficulté du transfert spontané. Nous aborderons cette question en discutant la généralisation, le transfert analogique et le transfert de compétences transversales.

La généralisation

C'est le niveau le moins élevé du transfert : il a lieu au sein d'un même domaine et, en fait, traduit la possibilité d'appliquer par induction une connaissance à des situations très proches. Or, en fait, ce qui guette l'élève est le phénomène de surgénéralisation abusive.

Une situation voisine, aux traits de surface quasiment identiques, sera traitée avec un type de connaissances qui ne pouvait pas s'appliquer. Ainsi nous avons montré (Caillot, 1988) dans le champ de l'électricité comment des schémas de circuits électriques très proches graphiquement pouvaient conduire les élèves de seconde à des erreurs de décodage préjudiciables pour la résolution d'exercices (figure 2).

Les élèves indiquent que les résistors R1 et R2 sur le schéma de droite sont en série comme sur le schéma de gauche qui a servi à l'apprentissage, alors qu'ils sont en dérivation.

En cours d'électricité, les élèves apprennent comment sont associés les résistors en série ; le schéma trouvé dans tous les manuels les présente alignés sur une même droite horizontale (voir figure 2). Si on leur présente le schéma d'un circuit plus complexe avec 3 résistors (voir figure 2), ils disent que les résistors R1 et R2 continuent d'être en série alors qu'ils sont en dérivation. Ils ont été abusés par la similitude de graphismes et n'ont pas noté qu'il y avait une branche intercalée (celle portant R3) entre R1 et R2, ce qui modifiait le type d'association. Dans ce cas, ce qui manquait aux élèves était justement les connaissances stratégiques qui permettent de discriminer deux situations voisines.

À travers cet exemple, nous avons voulu montrer que le transfert de connaissances spécifiques ne se faisait pas sans la nécessité d'utiliser les connaissances stratégiques qui précisent les critères d'emploi de ces connaissances. L'apprentissage des connaissances stratégiques est un apprentissage trop souvent négligé. Pour l'enseignement, cela veut dire qu'il est important de mettre l'accent sur les critères d'emploi de telle ou telle connaissance. Cela peut être fait en présentant des exemples et des contre-exemples, en montrant bien chaque fois pourquoi les connaissances visées s'appliquent ou ne s'appliquent pas, c'est la condition essentielle du transfert intradomaine.

Le transfert analogique

Quand on parle de compétences transversales, on vise des connaissances qui s'appliqueraient à plusieurs disciplines, souvent à travers l'analogie des situations rencontrées.

L'analogie est l'appariement de deux domaines différents dont la structure profonde est la même. Or, les recherches en psychologie cognitive montrent que le transfert spontané est toujours difficile à réaliser. Une présentation détaillée du raisonnement par analogie peut être trouvée dans Caverni et al. (1990). Ici nous présenterons quelques résultats relatifs aux problèmes dits de la tumeur et du bonze.

Le problème de la tumeur

C'est un problème classique posé dès les années quarante par Duncker, psychologue américain gestaltiste. L'énoncé apparaît dans le document 5. Ce problème est résolu par à peine 10 % des sujets interrogés. Gick et Holyoak (1983) ont repris cette question et ont présenté le problème dit de la forteresse (document 5) avant le problème de la tumeur. Lorsqu'ils présentaient le problème de la tumeur, seulement 30 % des sujets voyaient l'isomorphisme de structure et étaient capables de transférer la solution donnée : c'est-à-dire seul un nombre relativement faible de sujets étaient capables de transférer spontanément de nouvelles connaissances. Par contre, s'ils donnaient la réponse et s'ils attiraient l'attention des sujets sur la similitude des situations, alors ce nombre augmentait jusqu'à 75 %. La quasi-totalité des sujets était capable de résoudre le problème de la tumeur si on leur présentait, en plus du problème de la forteresse, un autre problème-source : le problème de l'incendie (document 5) qui était encore isomorphe aux précédents. L'ensemble de ces expériences montre que le transfert spontané est difficile et qu'il est nécessaire qu'il soit guidé pour qu'il ait lieu.

Document 5. Transfert analogique

Problème de la tumeur (Duncker)

Vous êtes médecin et vous avez à traiter un patient atteint d'une tumeur maligne à l'estomac. Il est impossible de pratiquer une intervention chirurgicale et, si la tumeur n'est pas détruite, le patient mourra. Il existe des rayons qui, utilisés à haute dose, peuvent détruire la tumeur. Cependant, à cette dose, les rayons détruisent aussi les tissus sains rencontrés sur leur passage. À une dose plus faible, ils ne détruisent ni tissus sains, ni la tumeur. Comment utiliser les rayons pour détruire la tumeur ?

Problème de la forteresse (Gick et Holyoak)

Un général veut prendre une forteresse qui est située au centre d'un pays. Le général doit rassembler toutes ses troupes en même temps autour de la forteresse pour réussir son attaque. Il y a plusieurs routes qui conduisent à la forteresse. Cependant elles sont toutes minées, mais les mines n'explosent pas sous les pas de petits groupes.
Solution : il a résolu son problème en divisant les hommes de son armée en petits groupes qui prennent en même temps les différentes routes minées.

Problème de l'incendie (Gick et Holyoak)

Face à un incendie, des sauveteurs disposent d'un réservoir d'eau mais n'ont que des petits seaux. L'incendie est si violent que chaque fois qu'on jette un seau d'eau sur le feu, l'eau s'évapore immédiatement. Le chef pompier a l'idée de faire disposer les sauveteurs tout autour du foyer d'incendie, et tout le monde jette son seau d'eau en même temps.

Ceci est très important pour l'enseignement car on s'aperçoit que s'il n'y a pas d'apprentissage explicite relatif à l'isomorphisme de situations, surtout lorsqu'elles ressortent de domaines différents, le transfert d'une situation à l'autre se fait alors très difficilement, ce qui devrait relativiser l'existence de compétences transversales indépendantes des contenus.

Le problème du bonze

Cet autre exemple est tiré de Caverni et al. (1990) et est relatif à l'analogie entre un problème de mathématiques et un problème de type puzzle. L'énoncé du premier est en général bien connu et fait les délices des élèves de troisième de collège, même si la solution l'est moins. Il est présenté dans le document 6. La solution est facilitée par une représentation graphique traduisant les équations horaires. Or si on présente à une population d'étudiants le problème du bonze (document 6) après que le problème de la mouche ait été résolu quinze jours auparavant, aucun étudiant ne sait le résoudre.

Document 6. Les problèmes de la mouche et du bonze

Problème de la mouche

Deux cyclistes A et B partent en même temps l'un vers l'autre de deux villes distantes de 120 km. La vitesse de A est 36 km/h et celle de B est 24 km/h. Au moment où les cyclistes partent, une mouche posée sur le nez de A s'envole vers B. Lorsqu'elle rencontre B elle fait demi-tour et repart vers A. Lorsqu'elle arrive sur A elle fait de nouveau demi-tour et repart vers B, et ainsi de suite... jusqu'à ce que les deux cyclistes se rencontrent. La vitesse de la mouche est 100 km/h.
Quelle est la distance parcourue par la mouche ?

Problème du bonze

Un bonze part de son couvent situé au pied d'une montagne pour aller prier à un temple situé au sommet. Il part au lever du soleil et suit un sentier étroit. Il marche plus ou moins vite, se reposant en cours de route. Il arrive au temple au moment du coucher du soleil. Après s'être reposé toute la nuit dans le temple, le lendemain au lever du soleil, il redescend vers son couvent. Mais comme la descente est moins fatigante que la montée, le bonze arrive bien avant le coucher du soleil.
Existe-t-il un endroit du sentier où le bonze repasse exactement à la même heure que la veille ?

Si l'enseignant attire l'attention sur le fait qu'il peut être résolu par des problèmes vus précédemment, alors "plusieurs étudiants revinrent avec le diagramme du problème de la mouche pour justifier la réponse "oui", précisant qu'un des deux axes d'ordonnées représentait le temps de la veille, l'autre le temps d'aujourd'hui" (Caverni et al.,1990). Là encore, le transfert analogique spontané n'a pas eu lieu ; c'est seulement lorsque le transfert est guidé qu'il peut avoir lieu.

Transfert de compétences transversales

La lecture est par excellence l'exemple de compétence générale qui s'applique à toutes les disciplines. Or, ce n'est pas parce qu'on est bon lecteur que cette compétence va se transférer à d'autres disciplines. Ainsi la compréhension d'un texte renvoie aux connaissances du domaine stockées en mémoire, indépendamment des compétences de lecture : la compréhension d'un énoncé de mathématiques suppose bien évidemment de connaître des mathématiques.

Recht et Leslie (1988) ont voulu tester comment intervenaient les connaissances spécifiques d'un domaine et les compétences générales de lecture. Le domaine retenu n'est pas le domaine scolaire, mais celui du base-ball. La tâche consistait à lire un texte portant sur la rencontre de deux équipes de base-ball. Ensuite la compréhension du texte était basée sur trois types de tâches : une simulation du jeu avec des petites figurines de bois, une verbalisation de la simulation et un résumé du texte. Les sujets étaient répartis en quatre catégories suivant deux variables : la compétence en lecture (bons et mauvais lecteurs) et la compétence en base-ball (bons et mauvais connaisseurs du base-ball).

Les résultats de cette expérience sont donnés dans le document 7. D'une part, les bons lecteurs et les bons connaisseurs de base-ball et d'autre part, les mauvais lecteurs et les mauvais connaisseurs du jeu de base-ball ont les résultats attendus : c'est-à-dire que ce sont les premiers qui comprennent le mieux le texte, tandis que les seconds ont la plus mauvaise compréhension. Par contre, la surprise vient des sujets mixtes (bons lecteurs/mauvais connaisseurs du base-ball et mauvais lecteurs/bons connaisseurs du base-ball) : ce sont les mauvais lecteurs/bons connaisseurs du base-ball qui ont une meilleure compréhension du texte. Autrement dit, les compétences spécifiques sont plus importantes pour comprendre que des compétences transversales, trop générales. Cela ne veut pas dire qu'il ne faille pas viser des compétences transversales, mais leur effet sera maximum lorsque celles-ci pourront s'appliquer à des connaissances spécifiques bien maîtrisées.

Document 7 - Résultats de l'expérience de Recht et Leslie sur la compréhension du texte

 Bons lecteursMauvais lecteurs
Bons connaisseurs
du base-ball
+++++
Mauvais connaisseur
du base-ball
+-

Cette expérience et quelques autres montrent que des connaissances transversales ne sont pas forcément gage de réussite. Les connaissances spécifiques du domaine sur lesquelles peuvent s'appliquer des compétences transversales sont donc une nécessité absolue. Ces remarques de bon sens, confortées par la recherche, devraient donc avoir des incidences sur l'enseignement et la formation, incidences dont nous allons discuter maintenant.

Quelques pistes pour l'enseignement et la formation

Des trois chapitres précédents, nous pouvons tirer des conclusions qui, pour certaines, ont déjà été esquissées précédemment :

  • Les connaissances de l'apprenant sont fortement liées aux contextes des situations d'apprentissage.
  • L'importance, chez l'expert, et l'absence, chez le débutant, de connaissances des stratégies utiles à l'application des procédures adéquates. Or, comme nous l'avons déjà dit, ce sont des connaissances jamais explicitement enseignées.
  • La difficulté du transfert spontané de connaissances. C'est seulement lorsqu'il est guidé que celui-ci peut avoir lieu et ce, dans un domaine proche.
  • Le rôle du contrôle et de la prise de conscience dans la gestion des processus cognitifs, autrement dit le rôle des stratégies métacognitives dans le transfert de compétences.

Mais là encore, il n'existe pas de réel enseignement qui vise la métacognition, ou s'il existe, il est alors complètement déconnecté de l'enseignement disciplinaire, c'est-à-dire des connaissances déclaratives, procédurales et stratégiques du domaine concerné.

L'ensemble de ces remarques va nous guider pour faire quelques propositions qui restent encore à tester et valider. Il nous semble que le point clé soit la mise en place d'apprentissages qui visent à la fois les connaissances stratégiques et métacognitives, ce que ne fait pas l'école actuelle. D'autre part, ces apprentissages ne peuvent pas être faits indépendamment des apprentissages liés aux différents domaines. Autrement dit, tout apprentissage qui viserait des compétences générales ou transversales sera voué à l'échec s'il n'est pas solidement ancré sur des disciplines de référence.

Pour que le transfert des compétences acquises à partir de contextes précis se fasse, il faut qu'il soit guidé par l'enseignant. Pour cela, il est d'abord nécessaire de présenter de nombreux exemples, sans oublier des contre-exemples, pour montrer le domaine de validité des conditions d'application des connaissances acquises. Les exemples variés permettent justement la décontextualisation que les élèves ont tant de mal à réaliser par eux-mêmes. Mais la présentation des exemples ne suffit pas. Il faut que l'enseignant attire l'attention des élèves dessus et que ceux-ci découvrent les raisons pour lesquelles telle ou telle connaissance s'applique ou ne s'applique pas. Autrement dit, il est nécessaire qu'au-delà des traits de surface, de l'habillage contextualisant, la structure profonde des exemples soit mise au jour : ainsi les élèves pourront se construire les connaissances stratégiques manquantes en découvrant par eux-mêmes les ressemblances et les différences entre les exemples présentés. Ceci pourra leur permettre d'élaborer et de formuler les règles d'emploi de telle ou telle connaissance, indépendamment des contextes.

Au niveau des connaissances et stratégies métacognitives, la situation semble moins claire. Les méthodes ayant pour objectif de développer des compétences générales indépendantes de tout contenu disciplinaire, telles les diverses méthodes d'éducabilité cognitive, n'ont jamais prouvé leur efficacité, même si leurs concepteurs prétendent le contraire3. Ainsi Chartier et Lautrey (1992), dans la conclusion de leur article, signalent de façon toute prudente : on n'a pas obtenu que des stratégies métacognitives soient transférées à d'autres domaines que ceux dans lesquels elles ont été apprises. On a par contre pu obtenir, dans certains cas, qu'elles soient maintenues dans une situation identique ou qu'elles se transfèrent à des situations proches.

Cette conclusion ne fait que corroborer les difficultés rencontrées avec le transfert interdisciplinaire, difficultés dont nous avons déjà parlé4 en troisième partie. En ce qui nous concerne, nous pensons qu'il y a sans doute à travailler l'apprentissage de stratégies métacognitives (prise de conscience et contrôle) à partir des contenus disciplinaires. Mais c'est un domaine de recherche peu exploré, y compris par les didacticiens. Si des stratégies métacognitives pouvaient être acquises et utilisées par les élèves dans un cadre disciplinaire, cela serait déjà un beau succès pour l'apprentissage ; la question du transfert pourrait alors être de nouveau discutée.

Conclusion

Nous disions dans notre introduction que cet article risquait de poser plus de questions que d'en résoudre. Effectivement, lorsqu'on veut aborder la question des compétences spécifiques et des compétences transversales à la lumière des résultats de la recherche tant en psychologie qu'en didactique, on s'aperçoit alors que les recettes préconisées par certains, ou les méthodes par d'autres, sont peu crédibles d'un point de vue scientifique. Il me semble évident que l'existence de compétences transversales n'est pas prouvée, à cause justement de la difficulté, pour ne pas dire de la quasi-impossibilité, au niveau cognitif, du transfert interdisciplinaire. Mais cela ne doit pas empêcher, au contraire, les recherches en éducation sur l'apprentissage et le développement des connaissances stratégiques et des stratégies métacognitives chez les élèves à partir des connaissances propres à chaque discipline.

Bibliographie

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  • Richard J.-F., Bonnet C. & Ghiglione R., (Eds.), Traité de psychologie cognitive,tome 2, Dunod, 1990.

(1) Nous n'aborderons pas ici le problème philosophique de la conscience et de son existence.

(2) Les étudiants étaient en première année d'université et avaient suivi un cours de mécanique pendant un trimestre.

(3) Pour une excellente discussion de l'évaluation des méthodes d'éducabilité cognitive, il faut lire Huteau et Loarer (1992).

(4) Cet article est extrait de La Méthode et les méthodes : didactiques et pédagogie, Actes de l'université d'automne,Amiens 1992, CRDP de Picardie, 1995.

Argos, n°35, page 36 (09/2004)
Argos - Compétences spécifiques et compétences transversales