Journées d’été du GDR Psycho Ergo La nature de l’expertise dans la résolution de problème de conception : le cas de la conception d’un emploi du temps universitaire Clément GUERIN Master 2 Recherche « Psychologie, Cognition, Communication » Sous la direction de J.M. HOC Journées d’été du GDR Psycho Ergo Groupe thématique 2 Paris - 2 Juillet 2008

En master 1 : une étude de cas Analyse cognitive du travail d’un ordonnanceur expert en charge de la conception d’emplois du temps pour des étudiants (situation réelle) Approche par gestion de contraintes (Stefik, 1981a) en utilisant un codage de protocole => L’opérateur travaille dans 2 espaces problèmes duaux : un espace de contraintes et un espace d’objets et certaines opérations cognitives joueraient un rôle pivot entre ces 2 espaces

Objectif du master 2 Mettre en évidence la nature de l’expertise dans la conception d’un emploi du temps en comparant : 2 novices : étudiants n’ayant pas l’habitude de faire des emplois du temps 2 experts : directeurs des études en charge de concevoir les emplois du temps pour des groupes d’étudiants

Aspects théoriques (1) : 3 catégories de problèmes Hoc (1987) : Problèmes de transformation d’état (Ex. la tour d’Hanoï) Problèmes de diagnostic (Ex. diagnostic médical) Problèmes de conception (Ex. conception d’emploi du temps) - « Le Sujet se représente la tâche comme la construction d’une représentation détaillée du but », grâce à l’introduction de contraintes - permet d’observer l’activité de planification

Aspects théoriques (2) : Planification et ordonnancement Problème d’ordonnancement = « organiser dans le temps la réalisation de tâches, compte tenu de contraintes temporelles et de contraintes portant sur l’utilisation et la disponibilité des ressources requises » (Esquirol et Lopez, 1999) Conception d’emploi du temps = ordonnancement statique : manipulation de commandes (groupes d’étudiants) en fonction de ressources (salles, enseignants) et de contraintes (temporelles, de disponibilité)

Aspects théoriques (3) : Gestion de contraintes Planification explicitée comme une gestion de contraintes Stefik (1981a) : contrainte = relation entre variables permettant de décrire partiellement un objet Formulation Propagation Satisfaction

Aspects théoriques (4.1) : Théorie des SRT Hoc (1987) : Activité de conception = coordonner un ensemble de règles élémentaires à respecter qui caractérisent un dispositif, qui peut lui-même fonder un Système de Représentations et de Traitements (SRT) Ex. « une même salle ne peut pas être utilisée sur une même période » = règle élémentaire pouvant générer un plan de conception guidé par la disponibilité des salles

Aspects théoriques (4.2) : Théorie des SRT Conception d’emploi du temps = combiner différents SRT en un seul (l’emploi du temps) Ex: « Eviter les CM l’après-midi » SRT des étudiants Emploi du temps : SRT externe exprimant la solution SRT des salles SRT des enseignants Ex: « Une salle de TP accueille des TP » Ex: « Eviter de disperser les enseignements dans la semaine

Aspects théoriques (5) : L’expertise Caractérisée par un niveau de performance Quelques caractéristiques générales (Glaser et Chi, 1988, Fricke, 1999) : Plus rapides que les novices Analyse qualitative plus longue / Clarification des spécifications du problème Contrôle de leur activité Analyses critiques

Aspects théoriques (6) : Contrainte et Objet Contrainte au sens large = relation entre variables Conception d’emploi du temps (Groupe, Salle, Enseignant, Module, Période) Objet au sens large : Contrainte représentée dans les termes de la solution Contrainte au sens strict : Non représentée dans les termes de la solution (l’emploi du temps) Objet concret : Entièrement défini Objet abstrait : Partiellement défini Minimum (Gpe + Pér + Sal/Ens/Mod)

Aspects théoriques (7) : Espaces duaux

Hypothèses : effets d’expertise Les experts travaillent dans l’espace des contraintes contrairement novices (besoin de rendre visibles les contraintes) Les experts conçoivent plus rapidement les emplois du temps Les experts font une analyse qualitative plus longue des données du problème (plus de temps avant de passer à l’action) Les experts procèdent à plusieurs analyses critiques de leur activité (opérations de remise en cause) => Les emplois du temps des experts devraient être de meilleure qualité

Situation expérimentale Tâche : concevoir un emploi du temps d’une semaine pour 3 groupes d’étudiants Matériel fourni : L’emploi du temps vide Document consigne (contraintes de succession) Fiche de progression pédagogique (disponibilité des enseignants, modules à planifier) Emploi du temps de salles (2 amphis, 2 TP, 4 TD)

Recueil des données Protocole verbal Méthode de verbalisation simultanée « thinking aloud » = dire à haute voix ce qui lui passe par la tête pendant qu’il effectue sa tâche Permet d'accéder à l’activité mentale plutôt consciente Protocole comportemental Visible sur l’interface : les objets (abstrait ou concret) => Données brutes : vidéo avec l’intégralité de la conception de l’emploi du temps et simultanément les verbalisations du participant

Méthode de codage MacSHAPA (Sanderson et al., 1994) : logiciel d’exploration des données Codage verbalisations : formalisme prédicat-argument Le prédicat code une activité cognitive et les arguments les spécifications de cette activité ex. : « L’enseignant est absent le mercredi » : Formulation d’une contrainte prescrite, issue du cahier des charges (fiche pédagogique). Contrainte de validité entre variable enseignant et période Codage objets : formalisme vectoriel

Résultats (1) : microstructure 78% 64% N = 274 N = 521 N = 605 N = 416

Résultats (2) : microstructure N = 274 N = 521 N = 605 N = 416

Résultats (3) : microstructure N = 274 N = 521 N = 605 N = 416 N = 274 N = 521 N = 605 N = 416 Experts : + de plans d’action = meilleur contrôle de l’activité + d’heuristiques = + de procédés opératoires

Résultats (4) : microstructure 1 3 2 1 : Les novices travaillent plus dans l’espace des contraintes 2 : Les experts doivent basculer dans l’espace des objets (optimisation) 3 : Les experts doivent reformuler pour sélectionner contraintes prioritaires

Résultats (5) : microstructure C’est parce que l’expert remet en cause certaines formulations de but, qu’il doit les reformuler ultérieurement

Résultats (6) : microstructure 86% 40% 60% 14% Les novices basculent dans l’espace des objets, après avoir pris en compte l’ensemble des contraintes de l’objet traité Les experts ont besoin d’une représentation externe d’où le nombre plus important d’objets abstraits

Résultats (7) : relations inter-espaces

Résultats (8.1) : Performance Scores = points négatifs Ex : 2 pts = 2 DS même journée 1 pt = 2 DS sur 2 jours consécutifs 0 pt = 2 DS espacés d’au moins 1 jour

Synthèse des résultats Différences inter-individuelles au sein des groupes Novices = travaillent plus dans l’espace des contraintes Experts = Travaillent plus dans l’espace des objets (représentation externe comme support à l’activité) Satisfont plus d’objets abstraits (compromission plus rapide) Formulent plus de plans d’action et d’heuristiques (métacognition plus riche) Emplois du temps de meilleure qualité (confort individus, optimisation) MAIS coût cognitif : plus de remise en cause de satisfaction de contrainte, plus de remise en cause de formulation de but (analyse critique), de modification d’objet => Expertise : guidage à partir des représentations externes

Merci de votre attention