Processus d'apprentissage, savoirs complexes et traitement de l'information : un mod`eleth´eorique`a l'usage des praticiens, entre sciences cognitives, didactique et philosophie des sciences. Richard Eastes To cite this version: Richard Eastes. Processus d'apprentissage, savoirs complexes et traitement de l'information : un mod`eleth´eorique`al'usage des praticiens, entre sciences cognitives, didactique et philosophie des sciences.. Philosophie. Universit´ePanth´eon-Sorbonne - Paris I; Universit´ede Gen`eve. D´epartement de philosophie, 2013. Fran¸cais. <NNT : 2013PA010593>. <tel-00904561> HAL Id: tel-00904561 https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00904561 Submitted on 14 Nov 2013 HAL is a multi-disciplinary open access L'archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est archive for the deposit and dissemination of sci- destin´eeau d´ep^otet `ala diffusion de documents entific research documents, whether they are pub- scientifiques de niveau recherche, publi´esou non, lished or not. 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Université Paris 1 Panthéon-Sorbonne Faculté de psychologie et des sciences de l’éducation, Université de Genève THESE pour l'obtention du grade de docteur en philosophie de l’Université Paris 1 Panthéon-Sorbonne en science de l’éducation, mention didactique des sciences, de l’Université de Genève PROCESSUS D’APPRENTISSAGE, SAVOIRS COMPLEXES ET TRAITEMENT DE L’INFORMATION : UN MODELE THEORIQUE A L’USAGE DES PRATICIENS, ENTRE SCIENCES COGNITIVES, DIDACTIQUE ET PHILOSOPHIE DES SCIENCES Présentée et soutenue publiquement par : Richard-Emmanuel EASTES le 11 juin 2013 à Paris Composition du jury : Jacques DUBUCS, Directeur de Recherche, CNRS, Université Paris 1 Co-directeur André GIORDAN, Professeur, Université de Genève Co-directeur Maryline COQUIDE, Professeure, Institut Français d’Education, ENS Lyon Rapporteure Riccardo SPEZIA, Chargé de Recherche HDR, Université d'Evry Val d'Essonne Rapporteur Roberto CASATI, Directeur de Recherche, CNRS-EHESS Examinateur Claudie HAIGNERE, Présidente, Universcience Examinatrice Marie-Noëlle SCHURMANS, Professeure, Université de Genève Examinatrice 1 Processus d’apprentissage, savoirs complexes et traitement de l’information : un modèle théorique à l’usage des praticiens, entre sciences cognitives, didactique et philosophie des sciences Cherchant à établir un pont théorique et pratique entre les sciences de l'éducation, les sciences cognitives et la philosophie des sciences, la thèse développe un modèle didactique à l'interface entre ces disciplines : le modèle allostérique de l'apprendre développé par Giordan et al. (1992), qui s'inscrit dans le paradigme des théories du changement conceptuel. Nourri par les travaux récents des psychologues cognitifs sur les processus d'apprentissage tels que les théories du recyclage neuronal (Dehaene, 2007) ou de l'inhibition cérébrale (Houdé & Tzourio-Mazoyer, 2003), ainsi que sur diverses théories relatives à l'élaboration de la pensée telles que l'économie comportementale (Tversky & Kahneman, 1982) ou le modèle-cadre SRK (Rasmussen, 1990), ce modèle développe et précise le concept d'allostérie à travers la description et la formalisation des processus de déconstruction-reconstruction des conceptions, qui ont lieu lors des apprentissages complexes. De la phase de théorisation du modèle, effectuée par un recours aux formalismes de la réactivité chimique en accord avec la métaphore initiale de l'allostérie, on déduit divers environnements didactiques opératoires et féconds pour le praticien de l'enseignement et de la communication des sciences. Ces prévisions théoriques sont alors mises à l’épreuve de l’expérimentation didactique à travers une recherche de terrain sur la notion d'expérience contre-intuitive (Eastes & Pellaud, 2004) menée auprès de différents types de publics. Mots-clés : Processus d’apprentissage – Traitement cognitif de l’information – Changement conceptuel Allostérie – Conceptions – Heuristiques – Biais cognitifs – Contre-intuitivité – Pédagogie Spécialités : Philosophie des sciences – Epistémologie et didactique des sciences UFR Philosophie de l’Université Paris 1 Institut d'Histoire et de Philosophie des Sciences et des Techniques (IHPST) 13, rue du Four – 75006 Paris - France Faculté de psychologie et des sciences de l’éducation de l’Université de Genève Laboratoire de Didactique et d’Epistémologie des Sciences (LDES) 40 boulevard du Pont-d’Arve – CH-1205 Genève – Suisse 2 PROCESSUS D’APPRENTISSAGE, SAVOIRS COMPLEXES ET TRAITEMENT DE L’INFORMATION : UN MODELE THEORIQUE A L’USAGE DES PRATICIENS, ENTRE SCIENCES COGNITIVES, DIDACTIQUE ET PHILOSOPHIE DES SCIENCES Cherchant à établir un pont théorique et pratique entre les sciences de l'éducation, les sciences cognitives et la philosophie des sciences, la thèse développe un modèle didactique à l'interface entre ces disciplines : le modèle allostérique de l'apprendre initié et développé par Giordan (1988) et al. (1992), qui s'inscrit dans le paradigme des théories du changement conceptuel. Nourri par les travaux récents des psychologues cognitifs sur les processus d'apprentissage tels que les théories du recyclage neuronal (Dehaene, 2007) ou de l'inhibition cérébrale (Houdé & Tzourio- Mazoyer, 2003), ainsi que sur diverses théories relatives à l'élaboration de la pensée telles que l'économie comportementale (Tversky & Kahneman, 1982) ou le modèle-cadre SRK (Rasmussen, 1990), ce modèle développe et précise le concept d'allostérie à travers la description et la formalisation des processus de déconstruction-reconstruction des conceptions, qui ont lieu lors des apprentissages complexes. De la phase de théorisation du modèle, effectuée par un recours aux formalismes de la réactivité chimique en accord avec la métaphore initiale de l'allostérie, il est possible de déduire divers environnements didactiques opératoires et féconds pour le praticien de l'enseignement et de la médiation scientifiques. Ces prévisions théoriques sont alors mises à l’épreuve de l’expérimentation didactique à travers une recherche de terrain centrée sur la notion d'expérience contre-intuitive (Eastes & Pellaud, 2004) menée auprès de différents types de publics. Mots-clés : Processus d’apprentissage – Traitement cognitif de l’information – Changement conceptuel Allostérie – Conceptions – Heuristiques – Biais cognitifs – Contre-intuitivité – Pédagogie 3 LEARNING PROCESSES, COMPLEX KNOWLEDGE AND INFORMATION PROCESSING: A THEORETICAL MODEL FOR PRACTITIONERS, BETWEEN COGNITIVE SCIENCE, DIDACTICS AND PHILOSOPHY OF SCIENCE Aiming at bridging education sciences, cognitive sciences and philosophy of science both theoretically and practically, this thesis develops a didactical model at the interface between these fields: the allosteric learning model developed by Giordan (1988) et al. (1992), understood in the context conceptual change theories paradigm. Fueled by the recent works of cognitive psychologists on learning processes such as neuronal recycling (Dehaene, 2007) or cerebral inhibition (Houdé & Tzourio-Mazoyer, 2003), as well as on various theories related to the thought processes such as behavioral economics (Tversky & Kahneman, 1982) or the Skills-Rules-Knowledge framework model (Rasmussen, 1990), this model develops and refines the concept of allostery through the description and formalization of specific processes that take place in complex learning situations: the deconstruction-reconstruction of conceptions. Based on the theorization of the model, done through the use chemical reactivity formalisms in line with the initial metaphor of allostery, it is possible to deduce various operational and fruitful didactical environments for teaching practitioners or science communication professionals. These theoretical projections are then put to the test through didactic experimentation taking the shape of field research on the notion of counter-intuitive experiment (Eastes & Pellaud, 2004) conducted with different types of target groups. Keywords: Learning processes – Cognitive processing of information – Conceptual change – Allostery Conceptions – Heuristics – Cognitive bias – Counter-intuitivity – Pedagogy 4 TABLE DES MATIERES Avant‐propos ........................................................................................................................... 17 Remerciements ....................................................................................................................... 19 1. Introduction ...................................................................................................................... 21 2. Etat de la question ............................................................................................................ 25 2.1. Pédagogie, modèles didactiques et apprentissage ............................................................................... 25 2.1.1. Délimitation de l’étude .......................................................................................................... 25 2.1.2. Définitions ........................................................................................................................... 26 2.1.3. La notion de modèle en didactique de l’apprendre .................................................................... 27 2.1.3.1. Les modèles didactiques en tant que modèles scientifiques .................................................