Résolution de problème par analogie par des enfants de grande section de maternelle - article ; n°3 ; vol.97, pg 409-432

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L'année psychologique - Année 1997 - Volume 97 - Numéro 3 - Pages 409-432
Summary : Analogical problem-solving inpreschool children
The present research contends that the classical design used in the investigation of analogical problem-solving undermines young children's abilities. The base analog is usually introduced as a story and the probability of extraction of the relational structure is then very low. The first experiment reveals that when the source is introduced as a guided problem-solving activity, most 5- to 6-years-old children do show analogical transfer. Experiment 2 enables us to better understand the role of perceptual similarity between base and target by highlighting the critical role of the conditions of the source encoding (problem-solving vs enacted story vs read story) in the probability of analogical transfer.
Key words : analogy, children, problem solving, knowledge, representation.
Résumé
Cette étude défend le point de vue selon lequel le paradigme classique d'étude de la résolution de problème par analogie crée des conditions peu favorables à la mise en évidence des capacités des jeunes enfants. En effet, la source est généralement présentée sous forme d'une histoire racontée rendant peu probable l'extraction, par les sujets, de la structure relationnelle en jeu. Une première expérience montre qu'une résolution de problème guidée en phase «source» permet la résolution d'un problème cible chez la plupart des enfants de 5-6 ans même après un délai d'une semaine. Une deuxième expérience permet de mieux cerner le rôle de la similitude perceptive entre source et cible en mettant en évidence la part déterminante des conditions d'encodage de la situation source (résolution de problème vs histoire mimée vs histoire racontée) dans la probabilité de transfert analogique.
Mots-clés : analogie, enfant, résolution de problèmes, représentation des connaissances.
24 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 1997
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D. Cayol
M. Bastien-Toniazzo
Agnès Blaye
Résolution de problème par analogie par des enfants de grande
section de maternelle
In: L'année psychologique. 1997 vol. 97, n°3. pp. 409-432.
Abstract
Summary : Analogical problem-solving inpreschool children
The present research contends that the classical design used in the investigation of analogical problem-solving undermines
young children's abilities. The base analog is usually introduced as a story and the probability of extraction of the relational
structure is then very low. The first experiment reveals that when the source is introduced as a guided activity,
most 5- to 6-years-old children do show analogical transfer. Experiment 2 enables us to better understand the role of perceptual
similarity between base and target by highlighting the critical role of the conditions of the source encoding (problem-solving vs
enacted story vs read story) in the probability of analogical transfer.
Key words : analogy, children, problem solving, knowledge, representation.
Résumé
Cette étude défend le point de vue selon lequel le paradigme classique d'étude de la résolution de problème par analogie crée
des conditions peu favorables à la mise en évidence des capacités des jeunes enfants. En effet, la source est généralement
présentée sous forme d'une histoire racontée rendant peu probable l'extraction, par les sujets, de la structure relationnelle en jeu.
Une première expérience montre qu'une résolution de problème guidée en phase «source» permet la résolution d'un problème
cible chez la plupart des enfants de 5-6 ans même après un délai d'une semaine. Une deuxième expérience permet de mieux
cerner le rôle de la similitude perceptive entre source et cible en mettant en évidence la part déterminante des conditions
d'encodage de la situation source (résolution de problème vs histoire mimée vs histoire racontée) dans la probabilité de transfert
analogique.
Mots-clés : analogie, enfant, résolution de problèmes, représentation des connaissances.
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Cayol D., Bastien-Toniazzo M., Blaye Agnès. Résolution de problème par analogie par des enfants de grande section de
maternelle. In: L'année psychologique. 1997 vol. 97, n°3. pp. 409-432.
doi : 10.3406/psy.1997.28967
http://www.persee.fr/web/revues/home/prescript/article/psy_0003-5033_1997_num_97_3_28967L'Année psychologique, 1997, 97, 409-432
Laboratoire «Psychologie du développement»
(EA DRED 850) 1 *
CREPCO URA 182 du CNRS2**
Université de Provence
RESOLUTION DE PROBLEME
PAR ANALOGIE PAR DES ENFANTS
DE GRANDE SECTION DE MATERNELLE
par Mireille BASTIEN-TONIAZZO*, Agnès BLAYE*,
David CAYOL3**
SUMMARY : Analogical problem- solving in preschool children
The present research contends that the classical design used in the
investigation of analogical problem- solving undermines young children's
abilities. The base analog is usually introduced as a story and the probability
of extraction of the relational structure is then very low. The first experiment
reveals that when the source is introduced as a guided problem- solving activity,
most 5- to 6-years-old children do show analogical transfer. Experiment 2
enables us to better understand the role of perceptual similarity between base
and target by highlighting the critical role of the conditions of the source
encoding ( problem- solving vs enacted story vs read story) in the probability of
analogical transfer.
Key words : analogy, children, problem solving, knowledge, repre
sentation.
1 . UFR de psychologie et sciences de l'éducation, 29, av. Robert-Schuman,
13621 Aix-en-Provence, Cedex 1.
2. 29, av. Robert-Schuman, 13621 Aix-en-Provence, Cedex 1.
3 . Nous remercions Evelyne Cauzinille-Marmèche, Sylvie Mühet et Sandra
Roques qui nous ont aidés dans le recueil des données de la seconde expériment
ation. M. Bastien-Toniazzo, A. Blaye et D. Cayol 410
INTRODUCTION
L'étude du raisonnement par analogie chez l'enfant cons
titue un des thèmes majeurs de la psychologie du développe
ment cognitif. En effet, bien plus que d'une modalité de raiso
nnement parmi d'autres, il s'agit sans doute d'un véritable
mécanisme constitutif du développement en ce qu'il permet au
sujet de construire et modifier ses connaissances d'une manière
flexible et adaptative (Halford, 1993). Nous nous centrerons ici
sur une analyse des conditions favorisant la résolution de pro
blèmes par analogie chez des enfants de 5 à 6 ans.
Historiquement, les travaux sur l'analogie se sont d'abord
centrés sur les analogies de proportions (a:b: :c:d) pour s'intéres
ser ensuite à la résolution de problèmes nouveaux (problèmes
cibles) par référence à des déjà résolus
sources). Selon la perspective piagétienne, la capacité à raison
ner par analogie est une compétence tardive qui ne se manifeste
clairement que lorsque l'enfant parvient au stade des opérations
formelles. En effet, dans une analogie à quatre termes, raisonner
par analogie consiste à établir deux types de relations, l'un qual
ifié d'ordre inférieur, entre les éléments du premier couple
R' (aRb), l'autre d'ordre supérieur, entre les deux couples ((aR6)
(cRd)). On retrouve la même distinction relationnelle dans les
analogies de problèmes (Blanc, 1994).
Qu'il s'agisse donc d'analogies à quatre termes ou d'analog
ies de problèmes, la résolution requiert la mise en relation de
systèmes de relations, opérations cognitives complexes que, dans
le cadre de la théorie piagétienne, l'enfant de niveau pré-opérat
oire ou opératoire n'est pas en mesure d'effectuer. En revanche,
il serait capable d'établir des relations d'ordre inférieur entre
indices de surface (Holyoak et Koh, 1987) ou d'établir des asso
ciations sémantiques ou pragmatiques ou concrètes (Gallagher
et Wright, 1979 ; Sternberg, 1977).
Plus récemment, des chercheurs ont mis l'accent sur des
formes précoces de raisonnement analogique (Goswami et
Brown, 1989) dont on trouve les racines chez le nourrisson
(Meltzoff, 1990 ; Deloache, 1989 ; Baillargeon et De Vos, 1991).
Dans cette perspective, les auteurs considèrent que les enfants
échouent non pas par incapacité à raisonner mais parce que les Résolution de problème par analogie 411
situations qu'on leur propose font référence à des connaissances
qu'ils ne possèdent pas : connaissances des objets ou des rela
tions fonctionnelles entre objets, comme l'ont montré, de façon
convaincante, Goswami et Brown (1989, 1990) et Gentner et
Ratterman (1991). Une limite importante apparaît cependant :
la plupart des situations proposées aux enfants sont des analog
ies à quatre termes qui, par construction, ne permettent de
mettre en évidence qu'une des phases du raisonnement analo
gique : la génération de la solution. Elle n'est toutefois pas la
seule. En effet, dans des situations moins restrictives, de type
analogies de problèmes, outre la phase de génération de la solu
tion que nous appellerons brièvement la phase d'appariement, il
convient de considérer une phase d'évocation. Bien que ces
phases ne soient pas strictement séquentielles (Ripoll, 1992), il
est clair que la phase d'évocation — consciente ou non — est
essentielle au déclenchement de l'ensemble du processus, même
si elle ne suffit pas.
Dans les situations d'analogie de problèmes sur lesquelles
nous allons nous centrer ici, différents facteurs se sont avérés
contribuer à une augmentation du taux de transfert. Ils sont
généralement considérés comme favorisant la construction d'une
représentation de la source «au bon niveau», c'est-à-dire au
niveau permettant l'appariement des deux systèmes de relations
entre source et cible en dépit de différences de surface entre les
deux situations. Evoquons brièvement quelques-uns de ces fac
teurs dont la littérature a montré qu'ils amélioraient les perfo
rmances en analogie de problèmes chez des enfants d'environ
6 ans. Brown, Kane et Long (1989) incitent explicitement les
sujets à extraire la structure relationnelle commune aux deux
situations. Brown, Kane et Echols (1986) obtiennent encore
davantage d'efficacité en procédant à un questionnement syst
ématique permettant de dégager la « structure de but » de l'his
toire source. Holyoak, Junn et Billman (1984) montrent, dans
leur expérience 1, que lors de la résolution de la cible, une inci
tation explicite à faire un appariement sur la structure de but
(« qu'a fait le génie et pourrais-tu faire quelque chose comme
ça ? ») favorisait les analogies de problèmes chez les enfants
de 5-6 ans. Cette facilitation s'observe toutefois seulement lors
qu'il existe une similitude perceptive et fonctionnelle forte entre
la source et la cible. Lorsque cette similitude n'apparaît pas, les
performances chutent sensiblement et l'incitation est sans effet. M. Bastien-Toniazzo, A. Blaye et D. Cayol 412
Enfin, Chen et Daehler (1989, également Holyoak et al., ibid.,
expérience 3 sur un très petit nombre de sujets) constatent que
la présentation de plusieurs sources s'avère plus efficace. Ils sont
en mesure de l'attribuer au degré d'abstraction du schéma de
solution que les sujets parviennent à se construire dans ce cas.
Dans l'ensemble de ces travaux, la démonstration d'une
capacité de raisonnement analogique chez les enfants a été pro
duite dans des conditions à très fortes contraintes. Nous retien
drons en particulier que les situations source et cible se suivent
toujours immédiatement et, par ailleurs, que les bonnes perfo
rmances obtenues le sont au prix d'une intervention directive
explicite de la part de l'adulte — à l'exception toutefois des
études manipulant le nombre de sources proposées.
Notre hypothèse est que la plupart de ces études, en adop
tant le paradigme classique, présentation de la source sous
forme d'une narration suivie d'un problème à résoudre en cible,
créent des conditions peu favorables à la mise en évidence des
compétences des jeunes enfants. Nous considérons en effet que le
mode de présentation de la source sous forme de récit ne permet
pas aux enfants de se dégager des indices perceptifs pour
extraire la structure de but. Comme le rappellent Brown et al.
(1986), de nombreux travaux ont montré (e.g. Brown et Smiley,
1977) qu'en présence de récits, les jeunes enfants ont tendance à
ne pas se centrer sur la structure sous-jacente pour s'attacher à
des détails de surface plus intéressants pour eux.
Dans les deux études présentées ici, l'objectif est de montrer
que l'on peut parvenir à un niveau de représentation optimal de
la source sans intervention directive de la part de l'adulte et ce,
même avec un délai d'une semaine entre la présentation de la
source et de la cible. Les sujets sont placés dans une situation
qui les conduit nécessairement à se centrer sur la structure de
but de la source : dès la source ils sont confrontés à un problème
et sont guidés progressivement pour le résoudre. Nous tenterons
cette démonstration auprès d'enfants de 5 à 6 ans en imposant
un délai d'une semaine entre source et cible, délai inhabituel
avec ce type de population où et cible sont généralement
présentées en consecution immédiate. Le choix des situations
proposées aux enfants s'inspire directement de Holyoak et al.
(ibid., cf. tableau des situations, annexe 1). Certaines caractéris
tiques ont toutefois été modifiées dans la mesure où elles sont
susceptibles d'avoir conduit à une sous-estimation des compé- Résolution de problème par analogie 413
tences des enfants. Ainsi, Holyoak et al. (expérience 1) propos
aient un matériel permettant plusieurs solutions au problème
posé et en particulier des solutions non analogiques (solution
«tube»). Nous avons fait en sorte que seule la solution analo
gique permette la résolution de la cible.
Placer les sujets dès la source en résolution de problème peut
présenter un biais éventuel. En effet, un des « risques » dans les
situations où il faut trouver la solution d'un problème cible nou
veau par activation et transfert de la solution du problème
source, est que le sujet identifie simplement le problème nou
veau comme faisant partie d'une classe de problèmes admettant
un certain type de solution et qu'alors il résolve le nouveau pro
blème par simple activation de cette solution sans faire appel au
problème source1. Une façon de prévenir ce biais consiste à pro
poser un problème source relevant d'une classe de problèmes
non familière (i.e. que le sujet n'a encore jamais résolus), afin
qu'un transfert éventuel de solution se fasse nécessairement
après évocation de la source.
L'objectif de l'expérience 1 est précisément de réaliser la
mise au point d'un type de problème nécessitant une solution
analogique.
EXPERIENCE 1
SUJETS
56 enfants de grande section d'école maternelle située en zone d'éducat
ion prioritaire ont effectué le problème source mais l'un d'eux étant
absent au moment du problème cible, l'effectif est réduit à 55 sujets, âgés
de 5;1 ans à 5;10 ans (âge moyen 5;5 ans).
TÂCHE ET MATÉRIEL
La tâche consiste à déposer dans un récipient placé à l'intérieur d'un
contenant percé d'un orifice, des objets trop larges pour passer par l'ori
fice, lequel est situé à la diagonale du récipient. Il faut de surcroît éviter un
autre récipient placé à l'aplomb de l'orifice. Cette tâche est présentée dans
deux situations problèmes analogues (problème « souris », problème « gar-
1 . C. Bastien, L. Bourrely, T. Ripoll (communication personnelle). 414 M. Bastien-Toniazzo, A. Blaye et D. Cayol
çons ») qui se différencient par leurs indices de surface mais qui présentent
le même schéma de résolution (cf. tableau I). Le schéma de résolution
consiste donc à coordonner quatre schemes : émietter (E), rouler (R),
joindre (J) et faire passer (P). Chacun de ces schemes est connu des enfants
de cet âge1. Notons que le plan de solution est ici plus complexe que chez
Holyoak et al. (ibid.) puisqu'il requiert un pas de plus (émietter).
TABLEAU I. — Schéma de correspondance entre situations
source et cible
Schematic outline of correspondences
Problème Problème Problème
« garçons » « souris » « éléphant »
But Le monsieur veut Le sujet doit La fille veut mettre
mettre des Lego mettre du pain le pain dans le
dans la boîte dans l'assiette panier
inaccessible inaccessible de sible de l'éléphant
du gentil garçon la souris
Ressources Feuille de Feuille de papier Feuille de papier
plastique aluminium aluminium
Contrainte Ne pas faire tomber Ne pas faire Ne pas faire tomber
les Lego dans la ber le pain dans le pain dans la
boîte du méchant le verre rivière
garçon
Emietter le pain Plan Emietter le bloc Emietter le pain
de de Lego
Rouler le plastique Rouler la feuille solution Rouler la feuille
pour faire un d'aluminium pour d'aluminium
tube faire un tube pour faire un
tube
Joindre l'orifice et Joindre l'orifice et Joindre la main de
la boîte du gentil l'assiette de la la fille et le panier
garçon souris
Faire passer les Faire passer les Faire passer les
Lego bouts de pain bouts de pain
Issue Les Lego sont dans Le pain est dans Le pain est dans le
la boîte du gentil l'assiette de la panier
garçon souris
Note : Le problème « elephant » n'est utilisé que dans l'expérience 2.
1 . Inhelder et De Caprona (1992) relatent une expérience qui montre
qu'effectivement les enfants de 5 ans sont capables d'émietter du pain pour
qu'il passe par les mailles fines d'un tamis et de réaliser l'opération inverse. Résolution de problème par analogie 415
Problème « souris »
Sur une table basse est posée une boîte semi-sphérique en plastique épais
et transparent. Le haut de la boîte est percé d'un orifice étroit. A l'intérieur
et sous l'orifice est placé un petit godet de plastique contenant de l'eau. Une
petite soucoupe est diamétralement opposée au godet (voir une illustration
du matériel, annexe 2). La maison de la souris est placée face à l'enfant de
telle façon que le trou se trouve sur le côté gauche. Sur la table sont éparpill
és : une tranche de pain de mie et divers objets (feuille de plastique transpa
rent souple, cube de bois de 5 cm de côté, crayon, réglette de bois de 10 cm).
On raconte à l'enfant qu'il s'agit de la maison d'une petite souris et
que pendant son absence on veut lui mettre du pain dans son assiette ; il
faut faire attention que le pain n'aille pas dans le verre d'eau.
Problème « garçons »
Sur une table basse est posée une boîte parallélépipédique en carton
noir dont la face antérieure est remplacée par une paroi de plastique trans
parent. La face supérieure de la boîte est percée d'un petit orifice. A l'inté
rieur et sous l'orifice est disposée une petite boîte de carton rouge alors que
de l'autre côté est placée une petite boîte de carton blanc (voir annexe 2).
La boîte est placée face à l'enfant de telle façon que le trou se trouve sur le
côté droit. Sur la table sont éparpillés : un bloc de petits cubes (Lego de
0,5 cm) emboîtés et divers objets (feuille de plastique souple transparent,
cube de bois de 5 cm de côté, crayon, réglette de bois de 10 cm).
On raconte à l'enfant qu'il s'agit d'une chambre où se trouvent le
coffre à jouets d'un méchant garçon (boîte rouge) et celui d'un gentil gar
çon (boîte blanche). On veut mettre les Lego dans la boîte du gentil garçon
et pas dans celle du méchant garçon.
PROCÉDURE
Dès la situation source, les enfants sont confrontés à la résolution d'un
problème complexe. Complexe signifie ici que le schéma de solution n'est
pas connu spontanément par les enfants. Cependant chacun des pas de
solution leur est familier.
Afin de neutraliser d'éventuels effets liés au contenu des problèmes,
nous avons fait alterner le statut (source/cible) des deux problèmes : pour
la moitié des sujets le problème source est celui de la souris et le problème
cible celui du garçon alors que pour l'autre moitié le problème source est
celui du garçon et le problème cible celui de la souris.
Dans un premier temps, les enfants, répartis en deux groupes, sont vus
individuellement dans une salle isolée et sont invités à résoudre l'un des
problèmes. Les enfants du groupe contrôle (n — 27) essaient de résoudre la
tâche sans qu'aucune aide ne leur soit fournie. La tâche est considérée 416 M. Bastien-Toniazzo, A. Blaye et D. Cayol
comme terminée lorsque l'enfant le signale. Aux enfants du groupe expéri
mental (n = 28), un guidage est apporté à chacun des pas de solution
échoué (cf. annexe 3). Une semaine plus tard on propose à tous les sujets le
second problème. Au moment du problème cible, une feuille d'aluminium
remplace la feuille de plastique transparent. En cas d'impasse, une seule
relance est proposée : «On t'a pas déjà raconté quelque chose un peu pareil
qui pourrait t'aider ? » II s'agit donc là seulement d'une aide à l'évocation
et en aucun cas d'une incitation à l'extraction de la structure commune
aux deux problèmes.
Toutes les actions et verbalisations de l'ensemble des sujets sont notées
par l'expérimentateur.
RESULTATS
L'ordre de présentation des deux problèmes (souris/garçons
et garçons/souris) n'ayant pas d'effet significatif, nous ne disti
nguerons donc pas les données issues de ces deux modalités.
Peut-on parler de transfert analogique entre source et cible ?
Un premier résultat intéressant concerne l'absence totale de
sujets capables de produire, sans aide, la solution attendue lors
du problème source. Ainsi, seuls les sujets du groupe expériment
al ont été confrontés, grâce au guidage de l'expérimentateur, au
déroulement des actions nécessaires à la résolution de la tâche.
Nous allons considérer maintenant la distribution des perfo
rmances lors du problème cible (cf. tableau II).
TABLEAU IL — Distribution des performances
en fonction des conditions expérimentales
(GE = Groupe expérimental, GC = Groupe contrôle)
Distribution of performances on the target problem
as a function of experimental conditions
(GE = Experimental Group, GC = Control Group)
GE (n = 28) GC (n - 27)
Réussite Réussite Réussite Réussite
sans relance après relance Échec sans relance après relance Échec
10 11 7 0 0 27
36% 39% 25% 100% i
Résolution de problème par analogie 417
L'absence de réussite dans le groupe contrôle confrontée aux
75 % de succès dans le groupe expérimental suggère que ceux-ci
sont dus à une véritable analogie avec la solution du problème
source. 10 parmi les 21 sujets (soit 48 %) ayant produit la solu
tion attendue ont réussi sans relance de la part de l'expériment
ateur. Si, comme le suggèrent ces données, la réussite au pro
blème cible nécessite l'évocation du problème source, on peut
s'intéresser aux expressions verbales de cette évocation.
Les manifestations verbales de l'évocation de la source
Le constat du décalage existant entre ce que les sujets sont
capables de verbaliser et la réalité de leur fonctionnement ment
al est aujourd'hui largement admis. Si l'on considère l'évoca
tion verbale, soit spontanée, soit induite par une question de
l'expérimentateur à l'occasion de la relance ou à la fin de la réso
lution du problème cible, on enregistre une tendance à ce que les
sujets du groupe expérimental soient plus nombreux à faire
cette évocation (61 % contre 41 %, tableau III). La différence
n'est cependant pas significative. Le III met très nette
ment en évidence le problème interprétatif que pose la verbali
sation de l'évocation : les enfants peuvent évoquer verbalement
sans réussir (cf. le groupe contrôle) ou réussir sans évoquer ver
balement (cf. le expérimental).
TABLEAU III. — Distribution des sujets
en fonction de la performance au problème cible
et du type d'évocation verbale produite
Distribution of subjects as a function
of their performance on the target problem
and the kind of verbal reference to the source problem
GE (n = 28) GC (n = 27)
Échec au Réussite Échec au Réussite
problème au pro problème au pro
cible blème cible cible blème cible
2 2 Évocation spontanée 0 0
Evocation provoquée 3 12 9 0
Pas d'évocation 4 7 16 0
21 0 7 27

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