L' Apprentissage de l'incertain

Robert Germinet

• Éditeur: Odile Jacob
• Année: 1997
• Imprimer l'ISBN: 9782738105141
• ISBN de l'eBook: 9782738162878
• Sujet: Éducation
• Sujet: Éducation générale

« Lorsque j'ai obtenu mon diplôme de l'École des Mines, je ne savais rien faire de mes mains. Rien d'étonnant à cela : j'étais un pur produit de la pédagogie française. J'ai pris conscience qu'il serait utile d'apprendre aux élèves à mettre la main à la pâte : éduquer les futurs ingénieurs en leur inculquant d'abord les sciences par une approche expérimentale, les envoyer sur le terrain, leur faire enfiler le bleu de travail de l'ouvrier, leur faire partager les préoccupations du technicien, les associer aux problématiques de l'état-major, préparer des ingénieurs ingénieux. Je ne savais pas alors que Robert Germinet accorderait à mes opinions l'attention de quelqu'un qui avait longtemps réfléchi à ces questions. Il a introduit à l'École des Mines de Nantes l'apprentissage par l'action. Grâce à une série d'expérimentations réalisées par l'élève dans le secret de sa chambre, cette méthode sème la valeur de l'interrogation, le souci de l'observation, le sens de la créativité. » Georges CharpakRobert Germinet, docteur en physique, est directeur de l'École des Mines de Nantes et directeur régional de l'industrie, de la recherche et de l'environnement des Pays de la Loire.

CHAPITRE 2

La formation par l’action

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Des ingénieurs ingénieux

Quels sont les reproches les plus sévères que les entreprises adressent aux ingénieurs ? Celui de ne pas être assez ingénieux, assez inventifs, assez créatifs, et celui de manquer d’adresse ou d’astuce. Le jugement peut paraître brutal. Manquerait-on d’ingénieurs brillants, dans un pays que le monde entier reconnaît pour la qualité de ses chercheurs ? Notre système pédagogique est ainsi fait que les chercheurs sont payés pour chercher et non pour innover, pour faire des découvertes et non pour les appliquer. S’ils ont du génie, ils ne sont pas ingénieux : leurs avancées théoriques, développées dans le périmètre de la paillasse, ne s’expriment pas toujours dans un résultat concret, un produit commercialisable. C’est pourquoi il me semble urgent de trouver des méthodes pédagogiques capables de réveiller la créativité des futurs ingénieurs, de leur donner le sens et même le goût du concret. Pour les entreprises, friandes d’innovations susceptibles de les démarquer de la concurrence, c’est un enjeu majeur.

Mais pourquoi les entreprises, après s’être longtemps satisfaites du bagage théorique des jeunes ingénieurs, exigent-elles tout à coup qu’ils soient également dotés d’un solide sens du réel ? Après tout, nos sociétés évoluent de plus en plus dans le monde de l’immatériel, de la communication à distance, du virtuel…

Précisément, c’est l’un des paradoxes de la technologie. À force d’irriguer toutes les activités humaines, elle finit par susciter une réaction de rejet de la part du corps social. Les industriels sont en train de prendre conscience qu’une fracture technique menace de diviser nos sociétés. Tout se passe comme si les ingénieurs, auxquels les progrès de la science offraient un champ des possibles toujours plus étendu, étaient devenus myopes. Concepteur de produits de plus en plus élaborés et performants, bourrés d’électronique et d’informatique, multipliant les fonctions, l’ingénieur a occulté l’utilisateur, c’est-à-dire l’homme. Or les ingénieurs français auront beau être les meilleurs du monde, les entreprises n’en tireront aucun avantage concurrentiel s’ils ne pensent qu’à briller entre eux.

Il suffit de regarder un automobiliste se battre avec son siège de voiture de haute technologie, avec ses multiples positions de réglage, d’inclinaison, de chauffage, pour le comprendre : l’utilisateur ne sait pas se servir des trésors de technologie sur lesquels il est assis, à moins qu’il n’ait pas la volonté de faire un effort pour en comprendre l’usage. L’utilisateur, cet impertinent, se moquerait-il éperdument des solutions techniques choisies par le bureau d’études ? Voudrait-il seulement que le produit lui rende le service précis pour lequel il l’a acheté ? La réponse est « oui », sauf, peut-être, pour une poignée d’avant-gardistes qui veulent posséder le dernier gadget en exclusivité. À cet égard, un sondage réalisé par le Laboratoire national d’essais laisse rêveur : près de la moitié des possesseurs de magnétoscope ne savent pas programmer l’enregistrement d’un film. Certains éditeurs de presse en ont profité pour lancer les journaux TV à codes-barres : un coup de crayon optique sur le film recherché et la programmation se fait automatiquement. La complexité de certains objets justifie la création de produits destinés à en simplifier l’usage. Qui perd, qui gagne dans ce face-à-face ? le client ou l’entreprise ?

À cette valeur d’usage et de confort qui devient pour le client de plus en plus importante et constitue désormais une préoccupation majeure pour les entreprises, s’ajoute un autre phénomène. Même s’il le souhaitait, le consommateur serait de toute façon incapable de choisir entre plusieurs produits en fonction du seul critère technologique. Pourquoi ? Pour la bonne et simple raison que la technicité d’un objet est désormais cadenassée dans une boîte noire à laquelle l’acheteur n’a pas accès. Pour pallier cette opacité, celui-ci doit ainsi se déterminer sur d’autres indices, notamment sur la confiance qui le lie à telle ou telle marque. Encore faut-il, si l’on veut fidéliser l’acheteur, ne pas décevoir cette confiance et c’est à l’ingénieur qu’il va revenir de la prendre en charge. Tenu désormais par une obligation de résultat de satisfaction, il doit concevoir un produit qui corresponde exactement à l’usage qu’en attend l’utilisateur.

Les trajectoires d’apprentissage

Actuellement, les élèves des écoles d’ingénieurs sont-ils entraînés à se fixer des exigences et à respecter des obligations de résultats ? Non, bien sûr ! Pour comprendre comment se forme la compétence du futur diplômé, les experts ont analysé les formations dispensées par les écoles. Schématiquement, dans le maquis des théories, des diagrammes et des courbes, deux figures classiques émergent. D’une part, l’axe hypothético-déductif où l’on enseigne la théorie avant d’aller vers la pratique. D’autre part, l’axe empirico-inductif qui emprunte le chemin inverse et part de l’expérimentation pour remonter vers la loi générale. Chaque méthode comporte ses avantages et ses faiblesses. Dans le premier cas, le raisonnement s’appuie sur un dogme. Si l’hypothèse de départ est pertinente, en phase avec le réel, elle permettra d’expliquer celui-ci. Mais si elle est déconnectée de la réalité, elle sera plaquée sur le réel sans parvenir à l’éclairer. Dans le deuxième cas, on favorise le sens de l’observation et de la créativité en partant d’un fait réel avant de remonter vers une loi qui peut se révéler, elle aussi, parfaitement fausse dans sa généralité.

La France, pour les raisons évoquées rapidement dans le premier chapitre, a toujours été fascinée par l’idée, la théorie et le dogme. L’essentiel de l’architecture pédagogique a été conçu dans une logique hypothético-déductive. On a choisi de transmettre le savoir en demandant à l’élève d’enrouler un fil pour constituer, année après année, son écheveau personnel de connaissances. Un écheveau qui, disons-le encore une fois, n’a cessé de grossir avec le développement des connaissances, chaque enseignant considérant indispensable de transmettre à l’élève tout ce qu’il savait. Dans ce système, la place accordée à l’observation du réel, du concret est particulièrement faible. L’attitude des professeurs témoigne de cette tendance. Lorsqu’ils constituent les syllabus, certains décrivent par le menu le contenu de leur enseignement mais se révèlent incapables de définir l’objectif de leur cours autrement qu’en reprenant le contenu lui-même. En forçant le trait, on pourrait dire qu’un professeur d’électronique décrit son enseignement de la façon suivante. Contenu : cours d’électronique. Objectif : savoir l’électronique. Ainsi, le système de formation français est largement fondé sur un enseignement académique : il a parié lourd sur la méthode déductive.

Pour autant, la méthode inductive n’est pas totalement absente des programmes de formation. Les pédagogues qui, pour doter les ingénieurs d’un minimum de savoir-faire, se sont intéressés à cette voie ont longtemps milité en faveur d’une solution : les travaux pratiques. L’idée était intéressante : permettre aux élèves de constater, à l’occasion d’exercices concrets, que les lois apprises produisaient bel et bien les effets annoncés. Mais les travaux pratiques exigent, pour être à la hauteur de leur ambition, des ressources humaines et matérielles importantes. Dix encadrants (professeurs, assistants ou moniteurs) en moyenne pour une promotion de cent vingt élèves, du matériel à la pointe de la technologie, un professeur responsable des sciences expérimentales… C’est dire qu’ils n’ont pas pu prendre toute leur place dans la plupart des établissements. Face à la pénurie de moyens, bien des écoles ont été obligées de faire des choix qui ne satisfont personne. D’équipements vétustes en séances surchargées, les travaux pratiques ont fini par devenir les parias de la pédagogie. Les thésards s’en sont fait une spécialité exclusive tandis que les professeurs préféraient se réserver les enseignements considérés comme plus nobles. Et les travaux pratiques ont fini par ne plus faire partie de l’évaluation des élèves. La situation ne manque pas de piquant : alors que les ingénieurs sont supposés tirer l’industrie vers la croissance, leur capacité d’action, d’appliquer concrètement les grandes lois, n’est pas prise en compte dans leur évaluation.

Sur le plan pédagogique, les travaux pratiques comportent des limites. Conçus comme des exercices sans lien les uns avec les autres, ils sont limités dans le temps : lorsqu’une séance est terminée, on passe à la suivante. Que l’élève ait ou non compris ne change rien au rythme de l’enseignement. Par ailleurs, l’objet des travaux pratiques n’est pas l’expérimentation mais le constat. Que les élèves ne soient pas autorisés à toucher certains matériels est à cet égard révélateur. Résultat, le futur ingénieur se retrouve face à une boîte noire qui conserve tous ses mystères et entretient sa peur en le maintenant à distance faute de pouvoir agir. À l’évidence, sa créativité n’est pas sollicitée. Enfin, les travaux pratiques se situant toujours en fin de cursus pédagogique, l’élève n’a plus l’occasion de confronter ses observations avec la théorie.

L’apprentissage par l’action, une méthode novatrice

Les méthodes classiques d’enseignement semblent insuffisantes pour préparer le futur ingénieur à son métier, d’où la nécessité de trouver une forme pédagogique innovante qui, sans faire l’impasse sur l’acquisition des notions fondamentales, plongerait les élèves dans l’action et réveillerait leur créativité : un enseignement de la curiosité et de l’ingéniosité en somme. Tel était l’état de mes réflexions lorsque Georges Charpak, qui connaissait et partageait mon souci, m’a alerté sur une expérience singulière conduite aux États-Unis. Élaborée en partie par Jerry Pine, un chercheur du Caltech Institute – université américaine de grande renommée, le Caltech Institute est une pépinière de prix Nobel –, développée également par le Professeur Lederman de Chicago, cette méthode d’apprentissage par l’action repose sur deux principes totalement inédits.

En premier lieu, cet apprentissage par l’action cultive l’interrogation, la curiosité et la créativité des futurs ingénieurs en les conviant à réaliser une série d’expérimentations : c’est l’« inquiry », notion chère aux Anglais, qui invite l’élève à se transformer en détective, à mener l’enquête, à interroger la matière et le réel en examinant soigneusement toutes les solutions, à les tester, à comprendre pourquoi certaines marchent et d’autres pas. C’est parce que l’élève ne doit rejeter aucune piste avant de l’avoir testée, exactement comme l’exige un problème industriel, que cette méthode éveille sa créativité. J’y reviendrai. Cette aventure de l’expérimentation, les élèves doivent la vivre seuls dans l’intimité de leur chambre d’étudiant avec, pour seuls compagnons, une boîte à outils et un cahier-navette. On le voit, la démarche est neuve.

En deuxième lieu, l’apprentissage par l’action crée une obligation forte de résultat pour l’élève. Les expériences s’enchaînant les unes avec les autres, il est impossible de passer à la suivante tant que l’on n’a pas réussi la précédente donc compris les principes physiques indispensables à cet effet. Pour les ingénieurs habitués depuis toujours à concevoir plus qu’à réaliser, c’est un changement radical de méthode. Celle de l’apprentissage par l’action entraîne ainsi l’élève à prendre des chemins l’obligeant à contourner tous les obstacles et le conduit au-delà de ce que ses connaissances lui laissaient au départ entrevoir. Là encore, la méthode est novatrice.

L’homo creator que nous recherchons peut-il naître de cette boîte à outils ? Je le crois. Cette méthode d’apprentissage par l’action offre en effet un espace de liberté singulier, donne un élan à la créativité que ni le laboratoire ni le traditionnel TP ne sont parvenus à susciter jusqu’à ce jour. Mais qui dit espace de liberté ne dit pas pour autant grand bazar ou joyeux bricolage, car, et c’est sans doute l’une de ses principales performances, cet apprentissage par l’action individuelle donne un sens à l’exercice de cette liberté. Les découvreurs de l’histoire nous l’ont montré : les vents ne profitent qu’à ceux qui connaissent le cap.

Plusieurs écoles françaises ont adapté cette méthode, sous des formes diverses, à leur cursus et l’ont intégrée au programme. C’est le cas de l’École des mines de Nantes qui invite ses élèves de première année à cinquante heures de cet apprentissage par l’action pour les détourner de la virtuosité formelle et les soumettre à une cure de réalité et de doute intensive. Le traitement est radical pour des jeunes gens élevés dans la culture mathématique et son lot de certitudes. À mes yeux, il a surtout le mérite de montrer qu’une alternative pédagogique existe. Elle aide les élèves tout juste sortis des classes préparatoires à comprendre, à travers leurs succès et leurs échecs expérimentaux, « dans leur chair » dirais-je, que l’intelligence ne se limite pas au fameux « je sais que », qu’elle ne se réduit pas à un capital de connaissances. Elle entaille le modèle français fondé sur le bachotage, sur la sélection par les mathématiques, pour y injecter du doute, de la curiosité, de l’observation… J’y reviendrai. Ce virus semble gagner discrètement du terrain. Les classes préparatoires, qui incarnent l’idéal français de l’excellence scolaire, ont été récemment réformées de telle sorte que leurs programmes théoriques concèdent enfin une place à la pratique, aux sciences d’observation de l’ingénieur… C’est une bonne chose, même si manquent encore les moyens humains et financiers indispensables à la mise en place de parcours individualisés. Signe des temps, après l’École des mines de Nantes, l’École polytechnique, qui a toujours fait des mathématiques son outil de sélection privilégié, s’ouvre aujourd’hui, comme l’École normale supérieure de Lyon, à des méthodes d’apprentissage par l’action.

Apprentissage par l’action, mode d’emploi

Si l’on observe l’apprentissage par l’action tel qu’il a été introduit en France par l’École des mines de Nantes, que voit-on d’abord ? Des instruments – composants électroniques, fer à souder, instruments de mesure, colle, pince à linge, fils… – contenus dans une boîte. L’ensemble constitue un tout autonome qui place l’expérimentateur en situation d’autosuffisance : grâce au matériel de son kit individuel, il est en mesure de faire toutes les expérimentations demandées. Du coup, l’élève n’est pas obligé d’effectuer ses manipulations dans une salle d’expérimentation. Il est même, au contraire, souhaitable qu’il réalise celles-ci, seul ou avec ses camarades de promotion, dans sa chambre, sans aucune béquille professorale. Le changement n’est pas innocent car il délocalise l’apprentissage hors des lieux sacrés de la salle de classe. Or, les élèves ont souvent des comportements géographiques très typés : ils oublient toutes leurs connaissances sitôt franchies les portes de l’amphithéâtre et perdent leur sens de la vie dès qu’ils reviennent dans les locaux de l’école. Dans ces univers juxtaposés, artificiellement déconnectés, l’apprentissage par l’action prouve aux élèves qu’il est possible d’être créatif hors d’une halle scientifique.

Le module comporte quatorze séances hebdomadaires de travail personnel validées par une séance finale d’évaluation. Chacune des séances de l’apprentissage par l’action porte sur la mise en œuvre d’une expérience spécifique définie avec précision dans un document de référence. Ce manuel d’accompagnement, qui se met à la place de l’élève et guide ses pas comme le ferait un enseignant au cours d’une discussion, est à lui seul, à mon sens, une performance pédagogique. Il envisage tous les cas possibles, toutes les situations dans lesquelles l’élève peut se trouver en respectant l’espace de liberté propre à son cheminement. Rien d’étonnant à cela, ce sont de grands chercheurs habités par le sens du questionnement qui ont bâti ce guide. Les lecteurs intéressés par l’architecture générale de ces exercices en trouveront une présentation plus détaillée dans la partie « Proposition d’actions » de l’ouvrage. Une expérience élaborée par l’École des mines de Nantes – la fabrication d’un compteur Geiger – y est également décrite dans une fiche. Pour les enseignants désireux d’en savoir plus, ou d’appliquer eux-mêmes la méthode d’apprentissage par l’action, un ouvrage pédagogique intitulé L’Ingénieur ingénieux, exercices pratiques est disponible aux éditions Odile Jacob.

Pour trois heures et demie d’enseignement en moyenne, chaque expérimentation exige de l’élève dix-huit heures de mise en pratique. Elle est réalisée librement en dehors des heures de cours. La mise en commun des idées est admise à la condition expresse que chaque élève rende un rapport personnel de son travail une fois par semaine. L’élève ...

Table des matières

• Couverture
• Titre
• Copyright
• Préface
• Chapitre Premier - Industriels, formateurs : la rupture
• Chapitre 2 - La formation par l’action
• Chapitre 3 - La formation à l’industrie
• Conclusion
• Faire trois ans d’études scientifiques au lycée
• Proposition d’actions - L’apprentissage par l’action ou la méthode APA
• Réalisation d’un compteur Geiger-Muller pour détecter le rayonnement cosmique
• La formation à l’industrie : proposition d’ingénierie pédagogique
• Remerciements
• Table