Raisonnements dans l'analyse de données expérimentales en sciences de l'éducation

Luc-Olivier Pochon

Description

Des concepts et des procédures utilisés dans les démarches expérimentales sont ici revisités. La première partie engage le lecteur dans une réflexion sur l'activité scientifique en général et sur la place des outils formels dans les raisonnements. La deuxième partie est technique et se concentre sur une famille de techniques de statistiques non paramétriques qui fournissent aux chercheurs un garde-fou utile dans les études expérimentales en pédagogie ou en psychologie du développement.

Sujets

• Éducation

Informations

• Publié par: L'Harmattan
• Date de parution: 01 novembre 2012
• Nombre de lectures: 102
• EAN13: 9782296508576
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 4 Mo

Extrait

propos est principalement de faire rééchir à propos d’outils et de leurs

La première partie engage le lecteur dans une réexion sur l’activité scientiIque en général et sur la place des outils formels, notamment les

Des activités « pour rééchir » accompagnent chaque partie de

scientiîque à l’Institut de recherche et de documentation pédagogique à Neuchâtel (Suisse) en charge du dossier de l’évaluation de l’enseignement mathématique à l’école obligatoire. Actuellement retraité de cette institution, il maintient une activité en tant que chercheur associé à l’Institut de psychologie et éducation de l’université de Neuchâtel.

LucOlivier Pochon

RAISONNEMENTS DANS L’ANALYSE DE DONNÉES EXPÉRIMENTALES EN SCIENCES DE L’ÉDUCATION

Raisonnements dans l’analyse de données expérimentales en sciences de l’éducation

Figures de l’Interaction Collection dirigée par Alain Trognon et Michel Musiol  Les ouvrages publiés ressortent principalement du champ des interactions langagières et des actions de communication. La perspective est pluridisciplinaire mais l’approche est résolument micro- sociale. De plus en plus de travaux qui concernent à la fois les interactions et la cognition fleurissent dans le paysage scientifique et répondent au moins partiellement à la demande sociale qui aspire à une meilleure compréhension de phénomènes aussi complexes et divers que l’apprentissage dans et par le groupe en pédagogie, ou bien encore les processus de coordination de l’action en psychologie du travail et en psychologie sociale. En plus d’enrichir les connaissances relatives à l’interaction comme domaine empirique, la collection proposera des instruments de travail novateurs et critiques à destination des experts d’un maximum de domaines d’application correspondants. C’est en faisant interagir les disciplines, leurs concepts et leurs méthodes, que l’on veut réinterroger les comportements aux confins du paradigme de l’interaction. Un dialogue fructueux naîtra de la confrontation de la psychologie et ses sous-disciplines avec l’intelligence artificielle, la philosophie, la linguistique, la logique et la neurobiologie. Dernières parutions Edith SALES-WUILLEMIN,Psychologie sociale expérimentale de l’usage du langage. Représentations sociales, catégorisation sociale et attitudes : perspectives nouvelles, 2005. PERRET Jean-François, PERRET-CLERMONT Anne-Nelly, Apprendre un métier dans un contexte de mutations technolo- giques(nouvelle édition mise à jour), 2004. COLLECTIF,Apprendre à parler: influence du mode de garde, 2004. Benoît SCHNEIDER (dir.),Emotions, interactions et développe- ment, 2002. A-N. PERRET-CLERMONT et M. NICOLET,Interagir et connaître, 2001. Virginie LAVAL,La promesse chez l'enfant,1999. Haydée MARCOS,la communication prélinguistique au De langage : formes et fonctions, 1998.

Luc-Olivier Pochon

Raisonnements dans l’analyse de données expérimentales en sciences de l’éducation

© L’Harmattan, 2012 5-7, rue de l’Ecole-Polytechnique, 75005 Paris http://www.librairieharmattan.com [e-mail] [e-mail] ISBN : 978-2-336-00378-8 EAN : 9782336003788

Introduction générale La science est un dialogue avec la nature … Toute prise de mesure, préalable à la création de connaissance, présuppose la possibilité d’être affecté par le monde, que ce soit nous qui soyons affectés ou nos instruments. (I. Prigo- gine, 1996:177). Cet ouvrage invite à une relecture des différents types de « raisonnements » qui interviennent dans l’analyse de données. Cette présentation est adaptée aux étudiants en sciences de l’éducation ayant déjà quelques connaissances en statistique, public particulier dans la mesure où il est non seulement utilisateur des outils, mais aussi intéressé professionnellement à leur existence en tant qu’objets de connaissance et d’enseignement. De ce fait, l’exposé n’est pas traditionnel. Il mêle des fondements logiques à des méthodes pragmatiques et des pratiques établies. Son but est principalement de faire réfléchir sur des méthodes et l’usage d’outils plutôt que d’offrir ces méthodes et outils de façon péremptoire. Plus particulièrement, ce sont quatre objectifs qui vont structurer cette présentation. Le premier objectif concerne la présentation de quelques concepts fondamentaux liés à la pratique du jugement statistique et des tests d’hypothèses. Le parti pris est de se concentrer sur des techniques non-paramétriques, c’est-à-dire qui ne mettent pas en œuvre de distributions théoriques sous-jacentes et ne font appel qu'à des outils ensemblistes et probabilistes élémentaires. Cette simplicité cache cependant quelques difficultés qui sont souvent passées sous silence dans les présentations classiques. Des hypothèses implicites simplificatrices peuvent être adoptées. Par ailleurs, le statut des distributions théoriques utilisées dans les techniques non- paramétriques n’est pas toujours clair. Il sera mis en évidence que ces distributions théoriques constituent un artefact de calcul. Elles n’interviennent pas dans l'élaboration du modèle de façon essen- tielle. Les techniques combinatoires élémentaires utilisées dans ce cadre offrent également un point de départ à des méthodes plus symboli- ques d’analyse de données. Elles favorisent également des retours

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aux « sources » qui permettent de mieux situer ce qui est modèle et ce qui constitue un « artifice » simplificateur des calculs. Le deuxième objectif a trait à l'usage de la statistique par les cher- cheurs en sciences de l’éducation. La statistique constitue une technique, voire une technologie invisible pour reprendre Postman (1993) qui évoque les traces laissées par les manipulations techni- ques dans l’esprit du chercheur. On peut donc, dans le sens donné par Jacques Perriault (1989) à cette expression, en étudier la logi- que de l'usage. Comment les propositions des statisticiens et mé- thodologues sont-elles interprétées par les utilisateurs ? Diverses façons d'aborder les coefficients de signification seront passées en revue. Cette question offre une ouverture à une « opération- nalisation », proposée par Rabardel (1995), des travaux de Vygots- ki (et son école) dans le monde des technologies intellectuelles. Le troisième objectif est d’attirer l’attention du lecteur sur le trai- tement symbolique des données. Les outils statistiques classiques offrent une « mécanique » utile dans la mesure où ils permettent au chercheur de synthétiser des données et de prendre du recul par rapport aux résultats obtenus en les confrontant à des prédictions (théoriques ou plus simplement spéculatives). Mais ils n’entrent pas dans la logique des fonctionnements réels. Pour pénétrer dans la « boîte noire » des fonctionnements, les outils informatiques actuels sont à même de répondre en partie à cette interrogation. Sans aller jusqu’à des simulations complexes, ils permettent des 1 pratiques en dehors des modèles prédéfinis , des manipulations combinatoires ou ensemblistes ad hoc qui ne semblent pas encore 2 faire partie des usages courants . De façon générale, l’augmentation de la puissance de calcul et les multiples possibilités offertes par les outils informatiques pour 1  C’est un lieu commun de relever que les techniques statistiques ont été cons- truites pour répondre à des besoins particuliers, puis ont donné lieu à des normes d’usage. Leur accumulation favorise une pratique qui consiste à sélectionner une technique connue (quitte à adapter la recherche en conséquence) et à s’épargner le travail de réflexion sur la signification des opérations effectuées. 2  En 1987, deux numéros de la revue « Mathématiques et sciences humaines » présentaient des techniques combinatoires pour l’analyse de données. A l’époque, il était difficile de les mettre en œuvre avec des moyens informatiques standard. Ces techniques restent d’actualité bien qu’elles ne semblent pas jouir d’une grande notoriété.

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représenter et « simuler » la réalité mènent à de nouvelles façons d’utiliser des données et de nouveaux types de raisonnements. L’ordinateur façonne l’activité scientifique et n’est pas sans in- fluence sur la manière de penser le monde. Le quatrième objectif est de présenter quelques éléments des « sciences » de la complexité. Il prolonge le précédent. Si les mises en œuvre connues de ces techniques sont assez difficiles à résumer dans une présentation générale, il semble utile de connaître les concepts de base et d’offrir une ouverture à ces pratiques. En sciences humaines, la systémique semble uniquement associée à des pratiques thérapeutiques, alors qu’elle peut être mise à contri- bution dans de nombreux autres domaines. Ce document étant rédigé à des fins de formation, il contiendra des suggestions d’approfondissement, des thèmes de réflexion et des possibilités de mise en pratique de quelques techniques sous forme « d’exercices ». Il propose aussi un choix d’instruments de la sta- tistique non-paramétrique inspiré des ouvrages de Meddis (1984) et de Leach (1979). Il constitue une introduction à la lecture d'ouvra- ges plus complets et techniques, qui, par ailleurs, n’évitent pas tous les écueils discuter ici. Ils sont cités en cours de texte ou dans les « activités pour réfléchir ». L’ouvrage est organisé en deux parties. La première partie est théo- rique. Après quelques considérations générales (Chapitre I.1) pré- cisant le champ couvert par l’ouvrage, elle situe quelques « outils » utilisés dans les raisonnements en sciences (Chapitre I.2) : logique, calcul des probabilités, statistique, théorie de l’information. Le chapitre suivant (Chapitre I.3) propose une vision générale de l’activité scientifique dont découlent quelques conséquences prati- ques (Chapitre I.4). La démarche basée sur des modèles de statisti- que, descriptive ou inductive, est traitée en détail dans le chapitre suivant (Chapitre I.5). Le chapitre I.6 passe en revue différents outils de validation d’hypothèses basés sur les probabilités. Un retour à des considérations générales à propos de la démarche in- ductive est ensuite proposé (Chapitre I.7). La première partie se termine (Chapitre I.8) par une brève introduction aux sciences de la complexité. La deuxième partie est technique. Elle présente un choix de tests statistiques simples utiles dans des dispositifs relevant de l’étude

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de petits groupes. Elle s’achève par un chapitre consacré à l’entropie. Des annexes détaillent des aspects techniques qui peu- vent être omis en première lecture. Des développements plus techniques constituent une troisième partie mise à disposition sous forme électronique sur le site de 1 l’Institut de psychologie et éducation de l’université de Neuchâtel . Ces développements sont destinés à des publics divers. Ils fournis- sent des exemples, rappellent les étapes de certains processus ou précisent l’aspect formel de quelques modèles. On y trouvera aussi une description détaillée des fonctions du logiciel «R » mises à disposition pour réaliser les analyses proposées dans l’ouvrage. La « bibliothèque » de ces fonctions est disponible à la même adresse. Remerciements Cet ouvrage rassemble des éléments qui ont été abordés lors de cours donnés de 2007 à 2010 à l’Institut de psychologie et éduca- tion de l’Université de Neuchâtel. Il a donc profité des remarques des étudiants. Il reprend également une grande partie du contenu, revue et corrigée, du dossier de psychologie 38 paru en 1991 qui, selon l’introduction de l’époque, est le compte-rendu d'une inte- raction entre une équipe de psychologues et un mathématicien. Ce dialogue a été encouragé par Anne-Nelly Perret-Clermont et a bé- néficié de l’apport des collaborateurs de son Institut. Finalement, plusieurs parties techniques ont été mises au point grâce aux contributions d'Alain Favre. Que tous soient ici remerciés.

Avertissement

Les références à l’encyclopédie Wikipedia sont diversement appré- ciées selon les auteurs (Gourdain, O’Kelly, Roman-Amat, Soulas & al, 2007). L’expérience montre toutefois que le coup d’oeil jeté à cette encyclopédie, toujours à portée de souris, est une pratique courante. Dans cet ouvrage, cette encyclopédie sera citée chaque fois que les renseignements apportés complètent utilement et di- dactiquement, dans la version consultée, les informations exposées dans le texte.

1 http://www2.unine.ch/ipe/page-8565.html.

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Première partie : Raisonnements

Le scientifique praticien d’une [telle] science n’est pas l’illustration glorieuse de l’esprit cri- tique et de la rationalité lucide que des philo- sophes tentaient de caractériser à travers lui. Il fait ce qu’il a appris à faire. Il traite des phé- nomènes qui semblent relever de sa discipline, selon un « paradigme », un modèle pratique et théorique à la fois, qui s’impose à lui avec évi- dence, par rapport auquel il a un minimum de recul. (Stengers, 1995:12 ; repris de Kuhn, 1983).