12. Résolution de problème Flashcards
définition de problème
Définition de « problème » : Un obstacle se trouve entre l’état actuel et le but et la manière de le contourner n’est pas tout de suite évidente.
Que suppose l’approche gestaltiste dans la résolution des problèmes ?
L’approche Gestaltiste suppose que la résolution de problèmes implique surtout :
o La représentation de ce problème dans l’esprit des sujets,
o Une réorganisation ou restructuration de cette représentation.
Le problème du cercle, “quelle est la longueur du segment x si le rayon est r ?”
comment résoudre ce problème ?
La clé pour résoudre ce problème est de se rendre compte que x est la diagonale du petit rectangle, ce qui nous permet de créer l’autre diagonale (les deux diagonales ont la même longueur) qui est égale au rayon.
Il y a une restructuration.
Qu’es que la restructuration ?
La solution est obtenue en percevant d’abord l’objet, puis en le représentant d’une manière différente.
La restructuration est associée avec la compréhension soudaine de la résolution du problème.
L’approche Gestaltiste : la compréhension soudaine
Y a-t-il une différence qualitative entre les problèmes de compréhension soudaine (expériences « Aha ! Euréka ») et d’autres types de problèmes ?
Exemple de Metcalfe & Wiebe (1987)
Deux types de problèmes : (1) compréhension soudaine (trouver d’un coup) ; (2) problèmes mathématiques (raisonnement vers le but).
Mesure : estimation de la distance entre l’état présent et la solution (estimation de la « chaleur ») pendant la résolution des problèmes.
Résultat : pour les problèmes de compréhension soudaine, les estimations de la chaleur changent rapidement entre « froid » et « chaud ». Pour les problèmes de mathématique, la transition est graduelle. La solution pour des problèmes « d’aperçu » (= gestaltistes / compréhension soudaine) survient subitement
Quels peuvent être les obstacles à la compréhension ?
- L’expérience préalable d’un sujet peut rendre le changement de la représentation plus difficile et peut agir comme obstacle à la compréhension.
- Fixité : La tendance à se focaliser sur une caractéristique spécifique du problème qui empêche d’arriver à la solution.
- Fixité fonctionnelle : la focalisation sur la fonction habituelle peut inhiber la capacité de la personne à utiliser l’objet pour une autre fonction.
Expliquer l’exemple de la bougie pour illustrer les obstacles à la compréhension
Le problème de la bougie (Duncker, 1945),
« Vous êtes dans une chambre avec un panneau d’affichage en liège sur le mur. Essayez de mettre une bougie sur le panneau sans que des gouttes de cire tombent sur le plancher. Vous avez les matériaux suivants à votre disposition ».
(a) Les matériaux sont présentés dans de petites boîtes en carton.
(b) Les matériaux sont hors des boîtes et les boîtes sont vides.
Résolution : il faut changer la représentation de la bougie comme support -> problème de fixité fonctionnelle.
Illustrer la fixité fonctionnelle avec le problème des deux cordes
Maier (1931) : le problème des deux cordes,
Il faut attacher deux cordes suspendues au plafond, mais il est impossible d’attraper l’une en tenant l’autre ; d’autres objets sont disponibles : une chaise, une pince.
Pour résoudre le problème, il faut attacher la pince à une des cordes afin de créer un pendule.
Résultats : 60% des sujets n’ont pas résolu le problème parce qu’ils n’ont pas pensé à utiliser la pince comme poids.
Quand Maier met « accidentellement » la corde en mouvement, 23 des 37 sujets qui n’ont pas résolu le problème après 10 minutes ont trouvé la solution après 60 sec.
Qu’es que la tendance mentale ?
La tendance mentale (« mental set ») : Une notion préconçue d’approcher un problème basé sur les expériences d’une personne ou sur ce qui a fonctionné dans le passé.
La fixité fonctionnelle crée la tendance mentale en dirigeant l’attention vers une fonction particulière de l’objet.
Illustrer la tendance mentale avec le problème des carafes d’eau
Luchins (1942) : problèmes des carafes d’eau,
Des carafes de contenances différentes.
Tâche : mesurer la quantité d’eau souhaitée à l’aide des carafes A, B et C (sur papier).
Tous les problèmes peuvent être résolus par la formule : quantité souhaitée QS = B – A – 2C, mais les problèmes 7 à 8 peuvent être résolus plus facilement QS = A + C ou A – C.
Résultats : Groupe « tendance mentale » : résout les problèmes 1-5 d’abord ce qui induit une tendance mentale et aboutit à une solution inefficace des problèmes 7-8.
Groupe « sans tendance mentale » : ne résout que les problèmes 7-8 et choisit la solution efficace.
-> démontre le rôle important de l’apprentissage préalable
L’approche du traitement de l’information: la solution d’un problème comme une recherche
Les Gestaltistes n’expliquent pas précisément ce qui se passe pendant qu’une personne résout un problème.
Newell & Simon (1972), Les sujets s’approchent de la solution d’un problème dans un espace du problème qui contient les éléments suivants :
o L’état initial : les conditions au début du problème,
o L’état but : les conditions à la fin du problème,
o Les états intermédiaires : situations diverses rencontrées entre l’état initial et l’état but,
o Les opérateurs : des mouvements acceptables (par rapport à des règles) vers l’état but.
L’espace du problème ressemble à un labyrinthe ; le chemin le plus court représente la solution la plus efficace.Le choix du chemin est déterminé par une analyse fins-moyens qui a comme objectif de réduire la différence entre l’état initial et l’état but et qui crée des sous-buts qui sont plus proches de l’état but.
Illustrer l’approche du traitement de l’information avec la tour de hanoi
État initial : une pile contenant un petit, moyen, et grand disque sur le piquet 1.
État but : les mêmes disques dans le même ordre sur le piquet 3.
Opérateurs :
1. Les disques sont déplacés un à la fois d’un piquet à l’autre.
2. Un disque ne peut être déplacé que s’il n’y a pas de disques au-dessus.
3. Un grand disque ne peut jamais être placé sur un disque plus petit.
Avec 64 disques, ça prend un billion d’années (si chaque déplacement est correct et s’il prend une seconde).
On ne peut pas résoudre le problème avec une seule opération -> sous-buts
La description du problème joue un rôle important, sa description peut influencer la difficulté du problème, démontre cette affirmation avec l’exemple de l’échiquier mutilé
Kaplan & Simon (1990) : le problème de l’échiquier mutilé,
Un échiquier contient 64 carrés. Les carrés peuvent être complètement couverts par 32 dominos de telle sorte que chaque domino couvre 2 carrés. Si on enlève 2 carrés (aux coins opposés), est-ce qu’on peut couvrir les carrés qui restent avec 31 dominos ?
Réponses : « oui » ou « non » ?
Quatre conditions : (1) échiquier blanc ; (2) échiquier coloré : rose et noir ; (3) échiquier avec les mots rose et noir ; (4) échiquier avec les mots pain et beurre.
Solution : Chaque domino couvre deux carrés et les carrés doivent être de couleurs différentes. Donc, enlever deux carrés de la même couleur rend la solution impossible.
Les quatre versions fournissent plus ou moins d’informations par rapport au principe de solution.
Si on remplace l’echequier par des paires tel que pain et beurre, le groupe « pain et beurre » a besoin de 1 indice pour trouver la solution tandis que le groupe « échiquier blanc » nécessite 3.15 indices.
Quel est l’autre méthode permettant de faciliter la résolution d’un problème ?
Présenter un problème similaire (une analogie)
Ex : le problème du mariage russe pour l’échiquier mutilé : il y a 32 couples hétérosexuels, dont 2 hommes meurent. Est-ce qu’on arrive à trouver 31 couples hétérosexuels à partir des 62 personnes qui restent ?
Qu’es que le transfert analogique ?
Transfert analogique : Transférer l’expérience de résoudre un problème à la solution d’un problème similaire :
o Problème cible : Problème que le sujet est en train de résoudre.
o Problème source : Problème différent qui partage quelques similitudes avec le problème cible et qui illustre une façon de résoudre le problème cible.
Illustre le transfert analogique avec le problème de la radiation et l’histoire de la forteresse
Duncker (1945) : le problème de la radiation,
Problème cible : il faut détruire la tumeur dans l’estomac à l’aide de rayons radioactifs sans endommager le tissu qui l’entoure.
Résultats : Très peu de sujets arrivent à trouver la solution (que 10%, selon Gick & Holyoak, 1980).
Solution : Bombarder la tumeur avec un grand nombre de rayons de basse intensité de différentes directions. La tumeur est détruite sans endommager le tissu sain autour. La procédure est vraiment utilisée en radiographie moderne.
L’histoire de la forteresse
Un général veut s’emparer d’un château fort. Les nombreux chemins qui aboutissent au château sont minés et les mines explosent si toute l’armée du général prend le même chemin. Alors, le général divise ses troupes sur différents chemins afin d’éviter l’explosion.
Analogies : La forteresse correspond à la tumeur. Les petits groupes de militaires envoyés à travers différentes routes correspondent aux rayons de basse intensité dirigés vers la tumeur.
Problème de radiation : sans l’histoire de la forteresse, 10% des sujets résolvent le problème vs. avec l’histoire de la forteresse, 30% des sujets résolvent le problème.
Le processus de résolution par analogie implique trois etapes, lesquels ?
o Étape 1 : Se rendre compte qu’il existe une relation d’analogie entre l’histoire source et le problème cible. C’est l’étape la plus difficile ( Effet de l’indice).
o Étape 2 : Etablir des correspondances entre les éléments du problème source et du problème cible (château fort et tumeur).
o Étape 3 : Appliquer les correspondances pour générer une solution par analogie (généraliser des petits groupes de militaires à l’usage de plusieurs rayons faibles).
Les étapes 1 et 2 sont plus difficiles quand les éléments des problèmes sources et cibles sont superficiellement différents (tumeur vs. forteresse).
Facilitation u transfert analogique par similarité superficielle, illustration avec le problème de l’ampoule
Holyoak & Koh (1987) : le problème de l’ampoule,
Problème cible : Une ampoule spéciale s’est cassée dans un laboratoire de physique. Le filament s’est déchiré en deux parties, mais le verre autour est sans dommage. Le filament peut être réparé en le fusionnant avec un laser de haute intensité. Malheureusement, le verre fragile ne supporte pas de laser à haute intensité, mais un laser à basse intensité ne suffit pas pour fusionner le filament. Question : Comment réparer l’ampoule ?
Problème source : Le problème de la radiation de Duncker.
o Le groupe expérimental apprend le problème de la radiation dans un cours de psychologie avant d’essayer le problème de l’ampoule.
o Le groupe contrôle ne connaissait pas le problème de radiation.
Résultats : 81% des sujets du groupe expérimental résolvent le problème, mais seulement 10% dans le groupe contrôle.
Quel autre élément a un effet sur l’analogie ?
La structure a elle aussi un effet sur l’analogie. Caractéristiques structurelles : Les principes sous-jacents qui déterminent la solution.
Illustre l’effet des caractéristiques structurelles avec le transfert analogique avec l’exemple des radiations
Holyoak & Koh (1987),
Problème cible : Problème de radiation (on garde les similitudes superficielles).
Deux versions du problème source (le problème de l’ampoule) :
- La première version est la même qu’avant. Le problème est qu’un laser trop fort casse le verre de l’ampoule.
Résultat : 60% résolvent le problème de radiation. - La deuxième version présente un changement des caractéristiques structurelles. Le problème est que le laser ne génère que des rayons faibles qui ne sont pas suffisants pour fusionner le filament. La solution est la même qu’avant, il faut combiner l’effet de plusieurs lasers faibles.
Résultat : 33% résolvent le problème de radiation.
=> Le transfert analogique s’améliore quand les caractéristiques structurelles de la source et la cible sont similaires.
Qu’es que l’encodage analogique ?
Encodage analogique : Le processus de comparer deux problèmes et de déterminer la similitude entre les deux
Illustrer l’encodage analogique avec l’exemple du compromis et de la contingence de Gentner & Goldinger
Gentner & Goldinger-Meadow (2003),
Les sujets reçoivent des informations sur deux stratégies de négociation: compromis (« trade-off ») et contingence (obtention si condition accomplie).
o Un groupe reçoit deux exemples qui impliquent des solutions de compromis. Les sujets devaient comparer les deux cas pour arriver à une négociation réussie.
o Dans un autre groupe, la même consigne est donnée pour deux cas de contingence.
o Puis, les deux groupes reçoivent un nouveau cas qui peut être résolu soit par compromis, soit par contingence.
Résultats : Pour le nouveau cas, en cas d’ambiguïté, les sujets ont tendance à utiliser la stratégie déjà utilisée précédemment. De plus, pour le cas de contingence, la différence est moins grande.
-> Comparer des histoires de source est une manière effective de faire l’encodage analogique parce que les sujets sont forcés de faire attention aux caractéristiques structurelles ce qui améliore leur capacité à résoudre d’autres problèmes
Comment les experts résolvent ils les problème ?
Les experts dans un domaine donné résolvent des problèmes plus rapidement avec plus de succès que des novices.
Les experts ont plus de connaissances dans leur domaine.
Chase & Simon (1973),
Comparaison de joueurs d’échecs experts (> 10’000 heures) et novices (< 100 heures) dans la reproduction des positions des pièces sur un échiquier après 5 secondes.
Résultats : Meilleures performances pour les experts que les novices pour des configurations possibles, mais aucune différence pour des configurations aléatoires.
Les experts ont stocké beaucoup de configurations dans leur mémoire à long terme. Donc, ils peuvent créer des « chunks » de 4 à 6 pièces qui forment des schémas significatifs.
Avec des configurations aléatoires, les schémas significatifs sont détruits.
Les expert organisent les connaissances différement, illustrer cette affirmation
Chi et al. (1982),
Présentation de 24 problèmes de physique soit à des profs de physique, soit à des novices (étudiants de physique du 1er semestre).
Tâche : trier les problèmes selon leur similitude.
Résultats : Novices trient selon des caractéristiques superficielles et les experts selon des caractéristiques structurelles. Les experts passent plus de temps sur l’analyse du problème en soi.
