Généralisation inductive et déductive dans un apprentissage par l'action - article ; n°2 ; vol.86, pg 183-200

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L'année psychologique - Année 1986 - Volume 86 - Numéro 2 - Pages 183-200
Résumé
Le but est, d'une part, d'étudier l'effet de feedback lorsque la tolérance des erreurs favorise les réussites accidentelles, d'autre part d'évaluer la contribution respective de différents mécanismes d'apprentissage.
Trente sujets jouent contre un expérimentateur à un jeu de stratégie pendant 25 parties. Les écarts à la stratégie gagnante constituent six catégories d'erreurs hiérarchisables. Dans les conditions I, II, III, E pénalise respectivement les 2, 4, 5 catégories d'erreurs les plus primitives en adoptant systématiquement la stratégie gagnante ; il en résulte que la probabilité de gagner une partie alors qu'on ne connaît pas encore la stratégie gagnante diminue de la condition I à la condition III. Le niveau terminal àapprentissage est très faible dans la condition I, moyen dans les deux autres conditions. Les résultats sont analysés de façon à identifier les activités cognitives mises en jeu, notamment les formes de généralisation inductive et déductive, et leur relation avec le niveau terminal d'apprentissage.
Mots clés : apprentissage, généralisation.
Summary : Inductive and deductive generalization in learning by action.
The objective of this research was, firstly, to study the effect of feedback when the tolerance of errors allows accidental successes, and secondly to appraise the contribution of various mechanisms of learning.
Thirty subjects play a game of strategy against E for 25 rounds. The deviations from the winning strategy form a hierarchy of six kinds of errors, A B C D E. In the conditions I, II, III, E penalizes respectively the errors AB, ABCD or ABCDE, by systematically choosing the winning strategy ; so the probability that S can win a round when he does not yet know the winning strategy, decreases from condition I to condition III. The terminal level of learning is poor in condition I, medium in the two other conditions. The analysis of the results attempts to identify the cognitive activities at work, especially the categories of inductive or deductive generalization, and their relation with the terminal level of learning.
Key words : learning, generalisation.
18 pages
Source : Persée ; Ministère de la jeunesse, de l’éducation nationale et de la recherche, Direction de l’enseignement supérieur, Sous-direction des bibliothèques et de la documentation.
Publié le : mercredi 1 janvier 1986
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C. George
Généralisation inductive et déductive dans un apprentissage par
l'action
In: L'année psychologique. 1986 vol. 86, n°2. pp. 183-200.
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George C. Généralisation inductive et déductive dans un apprentissage par l'action. In: L'année psychologique. 1986 vol. 86,
n°2. pp. 183-200.
doi : 10.3406/psy.1986.29139
http://www.persee.fr/web/revues/home/prescript/article/psy_0003-5033_1986_num_86_2_29139Résumé
Résumé
Le but est, d'une part, d'étudier l'effet de feedback lorsque la tolérance des erreurs favorise les réussites
accidentelles, d'autre part d'évaluer la contribution respective de différents mécanismes
d'apprentissage.
Trente sujets jouent contre un expérimentateur à un jeu de stratégie pendant 25 parties. Les écarts à la
stratégie gagnante constituent six catégories d'erreurs hiérarchisables. Dans les conditions I, II, III, E
pénalise respectivement les 2, 4, 5 catégories d'erreurs les plus primitives en adoptant
systématiquement la stratégie gagnante ; il en résulte que la probabilité de gagner une partie alors
qu'on ne connaît pas encore la stratégie gagnante diminue de la condition I à la condition III. Le niveau
terminal à"apprentissage est très faible dans la condition I, moyen dans les deux autres conditions. Les
résultats sont analysés de façon à identifier les activités cognitives mises en jeu, notamment les formes
de généralisation inductive et déductive, et leur relation avec le niveau terminal d'apprentissage.
Mots clés : apprentissage, généralisation.
Abstract
Summary : Inductive and deductive generalization in learning by action.
The objective of this research was, firstly, to study the effect of feedback when the tolerance of errors
allows accidental successes, and secondly to appraise the contribution of various mechanisms of
learning.
Thirty subjects play a game of strategy against E for 25 rounds. The deviations from the winning
strategy form a hierarchy of six kinds of errors, A B C D E. In the conditions I, II, III, E penalizes
respectively the errors AB, ABCD or ABCDE, by systematically choosing the winning strategy ; so the
probability that S can win a round when he does not yet know the winning strategy, decreases from
condition I to condition III. The terminal level of learning is poor in condition I, medium in the two other
conditions. The analysis of the results attempts to identify the cognitive activities at work, especially the
categories of inductive or deductive generalization, and their relation with the terminal level of learning.
Key words : learning, generalisation.L'Année Psychologique, 1986, 86, 183-200
Equipe de VU A 660 du CNRS
Université de Paris VIII1
GÉNÉRALISATION INDUCTIVE
ET DEDUCTIVE DANS UN APPRENTISSAGE
PAR L'ACTION
par Christian George
SUMMARY : Inductive and deductive generalization in learning by
action.
The objective of this research was, firstly, to study the effect of feedback
when the tolerance of errors allows accidental successes, and secondly to
appraise the contribution of various mechanisms of learning.
Thirty subjects play a game of strategy against E for 25 rounds. The
deviations from the winning strategy form a hierarchy of six kinds of
errors, A B C D E. In the conditions I, II, III, E penalizes respectively
the errors AB, ABCD or ABCDE, by systematically choosing the winning
strategy ; so the probability that S can win a round when he does not yet
know the winning strategy, decreases from condition I to condition III.
The terminal level of learning is poor in I, medium in the two
other conditions. The analysis of the results attempts to identify the cognitive
activities at work, especially the categories of inductive or deductive gene
ralization, and their relation with the terminal level of learning.
Key words : learning, generalisation.
INTRODUCTION
Un aspect fondamental de nombreux apprentissages réside
dans l'élaboration de connaissances déclaratives ou procédurales
qui vont au-delà des informations présentes dans l'échantillon des
1. uer de Psychologie : « Recherches cognitives sur le développement,
les acquisitions et l'éducation » 2 rue de la Liberté, 93526 Saint-Denis
Cedex 02. 184 Christian George
observations recueillies par le sujet. Il y a là une extension des initiales à des situations nouvelles, qui est assurée
par les diverses formes de généralisation. Deux formes principales
sont aujourd'hui distinguées, la généralisation inductive et la
généralisation deductive ; une dichotomie semblable est proposée
par Piaget (1978) en opposant inductive et généra
lisation « constructive ».
Ce qu'on entend par généralisation inductive comporte un cer
tain flottement, notamment en intelligence artificielle. Cette
situation est vraisemblablement due à ce que, comme le souligne
Blanche (1973), on a souvent affirmé que la science procédait par
induction, ce qui a amené divers auteurs à définir cette dernière
par référence à la démarche attribuée à la science. Ainsi en intell
igence artificielle on a invoqué l'intervention de règles de déduction
(Michalski, 1983) ou celle de l'invention (Kodratofï, 1985). Nous
proposons ici de revenir à la définition traditionnelle en caracté
risant l'induction comme une forme de raisonnement dans laquelle
l'inférence procède du particulier au général (elle est « ampli
fiante »), et sans apporter la garantie que la conclusion est
nécessairement vraie.
Dans ces conditions, une grande partie des travaux sur la
découverte d'une règle, souvent présentés sous des rubriques
comme « induction d'une règle » ou « raisonnement inductif », ne
concernent pas véritablement l'induction. En effet le sujet n'a ici
aucune incertitude sur son inference, aucun problème de géné
ralisation, puisqu'il sait qu'il existe une règle déterministe ou
que l'échantillon présenté constitue toute la population. En
considérant que la généralisation inductive ne consiste pas seul
ement en la découverte d'une régularité sur un échantillon, mais
dans l'extension de celle-ci aux cas non encore observés, peu
de travaux pertinents ont encore été réalisés. Citons les travaux
de Piaget, et en particulier ceux dans lesquels on constate
que la généralisation ne va pas de soi (Piaget, 1974, 1978).
Citons également les travaux de Nisbet et al. (1983) montrant
notamment qu'il faut un échantillon d'observations d'autant plus
grand pour accepter la généralisation de la propriété constatée
à toute la classe, que cette classe est considérée comme plus
hétérogène.
Notre propos est d'étudier les différentes modalités que peuvent
revêtir la généralisation inductive et la généralisation deductive
dans un apprentissage par l'action. Dans ce but, nous avons utilisé par V action 185 Apprentissage
un jeu de stratégie à deux partenaires afin de permettre la manif
estation de conduites aussi différentes qu'une découverte par des
constats empiriques ou par la déduction. Il s'agit de la variante
de Whitoff du jeu de Nim, dans laquelle le joueur qui commence
dispose d'une stratégie gagnante et est assuré de gagner la partie
s'il ne commet pas d'erreur. Chaque sujet est invité à jouer
25 parties contre l'expérimentateur, et il joue toujours le premier.
Puisque la présente situation est interactive, le niveau de jeu de
l'expérimentateur doit constituer un facteur important de l'ap
prentissage. Les erreurs possibles étant réparties en six catégories
hiérarchisables des plus au moins rudimentaires, l'expérimentateur
pénalise les 2, 4 ou 5 premières catégories de cette hiérarchie dans
les conditions I, II, III, en adoptant systématiquement la stra
tégie gagnante. Ainsi la probabilité que le sujet gagne une
partie sans connaître la stratégie gagnante diminue de la condi
tion I à la condition III. Cette situation permet de tester trois
hypothèses concurrentes relatives à l'effet du feedback.
— Hl : le niveau terminal d'apprentissage sera d'autant plus
élevé que le nombre de types d'erreurs sanctionnées sera
plus important : I < II < III ;
— H2 : le niveau terminal sera fonction de la
valeur discriminante de l'issue de chaque partie, faible
en I (S gagne souvent) et en III (S perd souvent) et
élevé en II : I < II et II > III ;
— H3 : l'identification des erreurs étant subordonnées aux
progrès de la structuration de la tâche, sanctionner des
erreurs plus complexes sera sans effet tant que les plus rudimentaires n'auront pas été identifiées ;
et lorsque celles-ci le sont, le sujet dispose de connais
sances qui le rendent moins dépendant des variations
du feedback : I < II et II = III.
LA SITUATION EXPÉRIMENTALE
DESCRIPTION DE LA VARIANTE DE WHITOFF DU JEU DE NIM
Nous avons adopté une version limitée mais déjà difficile, avec une
rangée de 7 jetons bleus et une autre de 5 jetons jaunes ; ces deux
rangées sont disposées parallèlement sur la table en mettant les jetons
en correspondance bi-univoque de façon à faire apparaître l'inégalité. i
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JAUNE
1e
Fig. 1. — Matrices représentant, parmi les états possibles du jeu ou
« espace du problème », les états sûrs et les états dangereux. Le nombre de
jetons bleus J et de jetons jaunes B correspondent respectivement aux
valeurs portées en abscisse et en ordonnée. L'état de départ du 1er joueur
avec 7B et 5J correspond à la case en haut à droite. Les opérations « prendre
k Bleu », « prendre k Jaune », prendre « K Bleu et fc Jaune » correspondent
respectivement à un déplacement en colonne de haut en bas, en ligne de
droite à gauche, en diagonale de k cases. Sur la matrice la les points noirs
représentent les états à partir desquels on peut atteindre le but zéro J
zéro B directement en un coup grâce à l'une des trois opérations précédentes.
Ce sont des états dangereux et donc des erreurs, car si un joueur réalise
l'un d'eux, son adversaire a la possibilité de gagner en prenant tous les
jetons restants. Les états sûrs les plus proches du but sont 1J 2B ou 2J IB.
En prenant ces états comme sous-buts une analyse régressive similaire
permet de découvrir de nouveaux états dangereux, les erreurs C, D, E
(matrice lô et le). Celles-ci délimitent deux nouveaux sous-buts 3J 5B
ou 5J 2B (matrice le). En recommençant la même analyse regressive,
on isole l'erreur F et l'état sûr 4J 7B. La matrice \d récapitule l'ensemble
des cases sûres et le codage des erreurs.
Matrixes represenling the safe and dangerous states amongst the possible
states of play or « the problem space ». The number of blue counters (B) and
yellow counters (J) correspond to the values on the abscissa and ordinale
respectively. Apprentissage par l'action 187
Chaque joueur joue à tour de rôle, en enlevant obligatoirement un ou
plusieurs jetons ; le gagnant est celui qui enlève le ou les dernier(s)
jetons(s) ; il y a trois façons de prendre que nous appellerons des opé
rations :
— prendre seulement dans la rangée des B (bleu), un, plusieurs ou
tous les jetons (opération Ob) ;
— prendre dans la rangée des J (jaune), un, ou
tous les jetons Oj) ;
— prendre dans les deux rangées à conditions de prendre autant de B
que de J (opération Obj).
Dans ce jeu le joueur qui commence est assuré de gagner la partie
s'il ne commet aucune erreur, bien qu'aucune de ces trois opérations
ne permettent de gagner au premier coup ; il doit donc jouer de façon
à interdire à son adversaire d'atteindre le but. On appellera état « sûr »
toute combinaison de jetons à partir de laquelle il sera impossible à
l'adversaire d'atteindre le but ou un autre état sûr ; les autres états
seront dits « dangereux ». La stratégie gagnante consiste à se rendre
d'un état sûr à un autre état sûr.
L'ensemble des états du jeu peut être représenté par les cases d'une
matrice 6 X 8, les coordonnées (x, y) de chaque case correspondant
respectivement au nombre de J et au nombre de B d'un état du jeu
(voir la fig. 1). L'état de départ correspond à la case de coordonnées (5, 7),
le but à la case (0, 0).
Sur cette matrice on peut aisément identifier les états sûrs grâce
à une analyse régressive à partir du but à atteindre (0, 0). Il y a trois
sortes d'états à partir desquels on peut directement le but
en un seul coup :
— les états avec aucun B, et un ou plusieurs J : il suffît à l'adversaire
de ramasser tous les J pour gagner (première ligne en bas de la
matrice, fig. la) ;
— les états avec aucun J, et un ou plusieurs B : l'adversaire peut gagner
en ramassant tous les B (première colonne à G, flg. la) ;
— les états avec autant de J que de B : peut atteindre
directement le but gâce à l'opération Obj (diagonale de la matrice
passant par le but).
Les deux premiers ensembles d'états constituent l'erreur A (vider
une rangée) et la troisième l'erreur B (deux rangées égales). Il s'agit
d'états dangereux à éviter, puisque en les réalisant on offre à l'adversaire
la possibilité de gagner. La matrice permet d'identifier les états sûrs
les plus proches du but, les états (1, 2) et (2, 1) ; en effet si un joueur
réalise 1J 2B ou 2J IB, son adversaire ne pourra atteindre en un
coup le but et sera contraint de réaliser un état dangereux. 188 Christian George
La même analyse régressive appliquée à partir des états sûrs (1, 2)
et (2, 1) permet de découvrir de nouveaux états dangereux ou erreurs :
— si on laisse un seul jeton dans une rangée, il suffit à l'adversaire de
prendre seulement dans l'autre rangée en laissant deux jetons pour
réaliser (1, 2) ou (2, 1) (erreur G, fig. 16) ;
— de même, si on laisse 2 jetons dans une rangée, il suffit à l'adversaire
de prendre seulement dans l'autre rangée en laissant 1 jeton (erreur D);
— enfin, si on laisse un jeton de plus dans une rangée que dans l'autre,
l'adversaire peut se ramener à un état sûr en prenant autant de
jetons dans les deux rangées ; par ex., si on laisse 4J 5B, il suffit
à de prendre 3J et 3B pour atteindre l'état sûr U 2B
(erreur E, fig. le).
L'ensemble des états dangereux associés aux erreurs C, D et E
délimitent deux nouveaux états sûrs, les états (3, 5) et (5, 3), puisqu'en
les réalisant on interdit à l'adversaire de se rendre le coup suivant en (0, 0),
(1, 2) ou (2, 1) et on l'oblige donc à atteindre un état dangereux. De
façon récurrente on peut définir de nouveaux états dangereux en se
référant à tous les états permettant d'atteindre directement (3, 5)
ou (5, 3) ; ces états correspondent à l'erreur F. On délimite aussi un
nouvel état sûr, l'état (4, 7). Le joueur qui commence a le choix entre
17 ouvertures, dont 3 sont sûres et consistent à atteindre l'un des
états (3, 5), (5, 3) ou (4, 7).
LA PROCÉDURE EXPÉRIMENTALE
Chaque sujet S joue contre l'expérimentateur E 25 parties consé
cutives, mais il a la possibilité de s'arrêter dès qu'il a atteint le critère
minimal d'arrêt de l'expérience, qui consiste en un niveau de connais
sance juste suffisant pour gagner toujours contre E. Ce critère est
évalué soit à partir de la performance effective (8 essais consécutifs
sans aucune erreur), soit à partir des explications du sujet, soit à partir
des deux (en général, avoir éliminé les erreurs ABCDE depuis plus
de 8 essais et se déclarer sûr qu'en commençant par 35 ou 53 on gagnera
nécessairement, puisque ces ouvertures exclusent l'erreur F). Lorsque
ce critère minimal est atteint, E incite S à chercher s'il existe d'autres
ouvertures possibles à moins que S ne le fasse spontanément.
Les consignes stipulent que le but de l'expérience est de montrer
qu'en jouant à un jeu nouveau contre E, S parviendra à apprendre
comment gagner, sans lui indiquer qu'il a la possibilité de gagner toutes
les parties. Par ailleurs après la première partie S est invité à indiquer
au cours de chaque partie quel sera le gagnant dès qu'il aura la cert
itude que lui-même ou E doit« logiquement » gagner. Cette indication
permet d'évaluer la profondeur de l'anticipation. A la fin de l'expé
rience S est invité à répondre à un questionnaire centré sur trois ques
tions « obligatoires » auxquelles s'ajoutent des questions « optionnelles » par l'action 189 Apprentissage
destinées à obtenir une explication de certaines réponses. Les questions
« obligatoires » sont :
— « Qu'est-ce que vous devez faire pour gagner ?»
— « Quelles sont les erreurs qu'il faut éviter ? »
— « Si on continuait à jouer, chaque nouvelle partie étant toujours
commencée par vous, pensez- vous que vous pourriez gagner toutes
les parties ? »
LE PLAN EXPÉRIMENTAL
Les 30 sujets, 10 par condition expérimentale, sont des étudiants
volontaires de diverses disciplines dont psychologie de l'Université de
Paris VIII. Ils sont affectés à l'une des trois conditions suivantes. Ces
conditions diffèrent par les erreurs de S sanctionnées par E au cours du
jeu : les erreurs A et B dans le groupe I, les erreurs ABGD dans le
groupe II, les erreurs ABGD B dans le groupe III. E sanctionne une
erreur en réalisant aussitôt le but ou un état sûr, et dans ce dernier
cas, en continuant à jouer de façon à gagner. Par ailleurs E s'autorise
à commettre certaines des erreurs qu'il sanctionne chez S, de façon
à voir si S sait identifier et exploiter ces erreurs lorsqu'elles sont com
mises par l'adversaire E (voir le tableau I). Exception faite des restrictions
précédentes, lorsque E a le choix entre plusieurs possibilités, il répond au
hasard. La sévérité de E augmente de la condition I à la condition III.
Les résultats seront soumis à une double analyse. La première se
borne à effectuer une comparaison entre les trois conditions selon le
paradigme classique : recherche de l'effet d'un facteur. La seconde
analyse, plus appropriée à la démarche de la psychologie cognitive,
vise à identifier les processus en jeu et leur relation avec l'efficacité de
l'apprentissage.
Tableau I. — Plan d'expérience
Design of the experiment
Erreurs de S Erreurs que E Erreurs que E
s' interdit s ' autorise sanctionnées
par E
Groupe I AB ABCDEF
Groupe II ABCD AB CDEF
Groupe III ABCDE ABCD EF Christian George 190
RÉSULTATS : L'EFFET DU MODE DE SANCTION
DES ERREURS
CRITÈRES DE DÉFINITION DES ERREURS
Réaliser un état dangereux est considéré comme une erreur,
sauf si compte tenu de l'état présent, S ne peut choisir qu'entre
des états dangereux et si S reconnaît simultanément qu'il s'agit
d'une erreur (par ex., en annonçant qu'il a perdu la partie). Par
ailleurs on a adopté le critère de 8 essais consécutifs sans erreur
pour dire qu'un type d'erreur est éliminé. Ce critère est satis
faisant. En codant les 6 types d'erreurs comme présent ou
absent en fin de partie pour chaque sujet, on obtient une hiérarchie
des erreurs conforme à l'ordre alphabétique A, B, C, D, E, F
et telle que si une erreur est éliminée, toutes les erreurs anté
rieures le sont également (échelle de Guttman, avec deux
exceptions seulement).
LA RÉPARTITION DES ERREURS
La comparaison du nombre d'erreurs G, D et E dans les trois
conditions permet d'évaluer l'effet du traitement (les erreurs A
et B sont sanctionnées systématiquement dans ces trois condi
tions, et les erreurs E dans aucune). Les erreurs G et D sont
beaucoup plus fréquentes dans la condition I, où elles ne
pas sanctionnées systématiquement, que dans les deux autres
conditions (tableau II). L'erreur E est plus fréquente dans les I et II que dans la condition III. Sanctionner les
erreurs d'une catégorie entraîne une réduction de leur fréquence.
Il faut noter cependant que la diminution des erreurs E s'accom
pagne d'une remontée des erreurs D dans le groupe III comparé
au groupe IL
LE NIVEAU TERMINAL DE PERFORMANCE
Le niveau terminal est évalué d'abord par l'accès ou non
au critère de réussite. Les sujets n'ayant pas atteint le critère
ont été subdivisés en catégories désignées par le nom du type
d'erreur éliminée ayant le rang le plus élevé dans la hiérar-

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