Le raisonnement et la résolution de problèmes

Question 1

Définition problème

Answer 1

• Lorsqu’il y a une différence entre l’état actuel et l’état souhaité (séquences d’opérations cognitives dirigées par un but donné).
• Problème mal structuré: pas de buts ni de solutions clairs.
• Problème bien structuré: buts et solutions clairs, peut-être résolu alrogithmiquement.

Question 2

Classification des problèmes par Greeno

Answer 2

Classification basées sur les types de compétences nécessaires pour résoudre les problèmes (pas tous).

• Agencement
• Induction de structure
• Transformation

Question 3

Agencement (Greeno)

Answer 3

Concerne les objets qui nécessitent de réarranger des éléments pour satisfaire un critère.
- Anagrame
- Problème des allumettes
- Problème des singes et de la banane

Compétences NÉCESSAIRES:
- aisance à produire des possibilités
- rappel de modèles de solution
- connaissance des principes limitant la recherche

Question 4

Insight

Answer 4

Découverte soudaine de la solution correcte après de multiples essais-erreurs.
Metcalfe: anagrames à résoudre, évaluations basses jusqu’à ce que la réponse apparaisse soudainement.

Question 5

Entraves à la résolution de problèmes d’agencement

Answer 5

Les contraintes auto-imposées vont venir limiter la solution au problème.
L’insight se produit lorsque la contrainte est supprimée (problèmes des allumettes, limitation au 2D par exemple).

Duncker, Adamson:
problème des bougies.
Notion de FIXITÉ FONCTIONNELLE: tendance à percevoi un objet uniquement selon son usage courant (boite pleine vs vide: solution + facile si vide).

Question 6

Induction à la structure (Greeno)

Answer 6

Déduction vs Induction
Problème qui demande de trouver une organisation parmi une série de relations fixes:
- Analogies
- Extrapolation de séries

Le raisonnement analogique est évalué dans les tests d’intelligence. Exemple des Matrices de Raven.

Question 7

Transformation (Greeno)

Answer 7

Les problèmes de transformation diffèrent des autres types car ils fournissent l’ÉTAT-BUT plutôt qu’ils ne demandent de le trouver

État initial-Séquence d’opération-État-but
Exemple: problème des missionnaires et cannibales.
Méthode d’analyse moyen-fin:
- Identifier les différences entre l’état actuel du problème et l’état-but
- Sélectionner les opérations qui réduiront ces différences.

Question 8

La théorie de Newell et Simon

Answer 8

• Plusieurs étapes de la résolution de problèmes ne sont pas observables (on ne voit pas les processus cognitifs).
• Utilisation de l’ordinateur pour simuler un processus de raisonnement (pour déterminer les étapes nécessaires).

Ils ont utilisé les données relatives à la résolution de problème chez les humains, puis les données détaillées (protocoles verbaux).
Limites: faible N et pertinence de l’information fournie.

Mais théorie influente: fournit un cadre permettant de préciser les connaissances, la structure des problèmes et les caractéristiques du traitement de l’information qui interagissent pour influence le comportement.

Question 9

Les stratégies générales pour la résolution de problèmes

Answer 9

HEURISTIQUE: ensemble de stratégies menant souvent à la solution d’un problème:
- Les sous-buts
- L’analogie
- Diagrammes

ALGORITHME: série de règles qui mène toujours à une solution.

Question 10

Les sous-buts

Answer 10

Il s’agit de diviser le problème en partie. Ne garantit pas une solution plus facile.
Hayes: indiquer un sous-but aide à résoudre la partie du problème qui précède le sous-but. Mais, parfois le sous-but ralentit la résolution complète du problème (et + de temps).

Exemple: Tour de Hanoi.

Simon et Reed: problème des missionnaires et des cannibales.
- Groupe contrôle: stratégie d’équilibrage, 30 déplacements
- Groupe sous-but: stratégie moyen-fin, 20 déplacements.

Donc, le groupe sous-but abandonnait la stratégie moins efficace d’équilibrage.

Question 11

L’analogie

Answer 11

Résoudre un problème en utilisant la solution d’un problème similaire. Il faut donc:
- reconnaître la similarité des 2 problèmes
- rappel de la solution du problème analogue.

Gick et Holyoak: problème de radiation.
Étude 1, 3 groupes:
- Expérimental avec problème analogue et indice (+ utilisé la stratégie de la dispersion)
- Expérimental avec problème analogue
- Groupe contrôle sans problèmes analogues

Étude 2, 3 groupes:
- Deux problèmes analogues + comparaison (meilleur résultat)
- Deux problèmes analogues
- Un problème analogue
Résultat: comparer deux problèmes analogues permet d’abstraire un SCHÉMA GÉNÉRAL de solution. Lire deux histoires sans les comparer n’aide pas la résolution.

Question 12

Diagrammes

Answer 12

Manière de présenter un problème.

Caroll et all
EXP 1:
2 problèmes isomorphes (version spatiale et version temporelle). La performance est mesurée selon le nombre de contraintes satisfaites.
- Groupe Spatial a eu de meilleurs résultats et + rapide
- Seuls 2 sujets du groupe Temporel ont utilisé une représentation graphique (qui est évidente dans la tâche spatiale mais pas dans la temporelle).

EXP 2:
Les deux groupes reçoivent l’instruction d’utiliser un graphique. Performances aussi bonnes dans les deux groupes.

EXP 3: L’analogie n’est pas utilisée pour améliorer les performances dans la tâche temporelle après avoir d’abord travaillé sur la tâche spatiale. DONC, transfert spontané des méthodes générales est aussi difficile que le transfert spontané de solutions spécifiques.

Question 13

Transfert de représentation

Answer 13

Novick et Hmelo, ont souhaité savoir si un diagramme approprié pour un problème est transféré pour un autre problème.
Diagrammes en réseau, hiérarchie ou Parftie-tout.

3 conditions:
- Contrôle sans exemple préalable
- Sans indice mais avec exemple préalable
- Indice avec exemple préalable.

Indice donne la meilleure performance. Le groupe sans indice = au groupe contrôle.

DONC:
- Pas de transfert spontané
- Des instructions explicites mènent au transfert
- Performance différente selon le type de diagramme.

Question 14

Expertise et raisonnement: le raisonnement logique

Answer 14

• Contenu non-familier (abstrait) rend une tâche plus difficile (mauvaise performance): Problème de sélection de 4 cartes Wason et Johnson-Laird (le D et 3).
• Wason et Shapiro et al: Utilisation de matériel réaliste, en rapport avec la vie quotidienne améliore la performance (enveloppes et cachets).
• Griggs et Cox: meilleures performances sont expliquées par le rappel d’expériences précises. Tâches des enveloppes et cachets de Johnson-Laird faites avec des américains n’a donné aucune différence entre tâche abstraite et tâche réaliste car participants n’ont pas les mêmes connaissances (Explication par la récupération en mémoire).

Question 15

Explication par la récupération en mémoire

Answer 15

Des exemples spécifiques sont récupérés dans la mémoire pour résoudre des problèmes au sujet de situations familières.
Grigg et Cox: loi sur l’âge pour consommation d’alcool.
Meilleurs résultats du groupe réaliste versus non-réaliste.

Question 16

Différents raisonnements

Answer 16

Pas uniquement des raisonnement liés à l’expérience.

• Raisonnement associationniste: basé sur l’expérience personnelle.
• Raisonnement basé sur des règles causales et logiques.
• Schémas de raisonnement prgmatiques: structures de connaissances générales permettant de raisonner au sujet de diverses situations interprétables par des schémas (Schéma de permission, Schéma d’obligation).

Question 17

Raisonnement analogique

Answer 17

Remarquer spontanément une analogie entre deux problèmes est difficile.
Johnson-Laird et al:
Problème de la sélection des cartes en règle familière et abstraite, avec deux essais par condition.
PAS DE TRANSFERT. Mais, plus on résout des problèmes dans un domaine plus on acquiert de l’expertise ce qui peut éventuellement mener à faire un transfert entre deux problèmes.

Question 18

Expertise

Answer 18

Silver: l’expertise dans un domaine permet de mieux classer les problèmes selon leur solution plutôt que leur contenu.
Expérience avec étudiants et problèmes mathématiques.
Les meilleurs étudiants ont catégorisé selon la structure mathématique plutôt que selon la contenu.

Gick: avec beaucoup de pratique on peut apprendre des solutions spécifiques qui remplacent les heuristiques (moins efficaces).

Question 19

Modèle de Gick

Answer 19

Trois étapes majeures dans la résolution de problème:
Si on a suffisamment d’expertise on active un schéma pour exécuter la solution, sans devoir chercher une solution.

• Recherche d’une solution: Utilisation des stratégies générales mais nécessité de connaissances spécifiques pour que ce soit efficace (permettre la planification).
• Planification: expérience de Arwood et al avec trois programmeurs de différents niveaux d’expertise.
  1)Connaissances partielle, élabore un plan mais pas de schéma activé.
  2)Pas de connaissances, recherche solution sans plan, pas de schéma.
  3)Solution directement du schéma.
• Apprendre une solution: transition entre la poursuite d’une stratégie générale et l’application d’une solution spécifique.
  TRAVAIL PROSPECTIF: sélection des informations pertinentes pour résoudre un problème, dans un ordre qui correspond à la succession requise par la solution.
  Sweller et al: 25 problèmes sur la physique: transition d’une stratégie moyen-fin à ne stratégie de travail prospectif à mesure qu’on acquiert de l’expérience.

Question 20

Créativité

Answer 20

Être expert n’implique pas être créatifs.
La créativité est la création de solutions nouvelles et bonnes.

Question 21

Les effets contraignants des exemples

Answer 21

Smith et al: concevoir de nouvelles créatures pour peupler une planète, groupe avec des exemples, groupe contrôle sans exemple.
Les exemples ont contraint les productions même lorsque les instructions indiquaient de créer des dessins qui diffèrent des exemples.

Marsh et al: même tâche mais instruction de créer créatures différentes des exemples.
Groupe 1 dessine immédiatement après, Groupe 2 dessine un jour après.
Groupe 2: plus de ressemblances aux exemples (PLAGIAT PAR INADVERTANCE = copier sans avoir l’intention de le faire).

Question 22

Inventer des produits au moyen de l’imagerie

Answer 22

Nombreuses découvertes scientifiques dépendent de l’imagerie visuelle.

Finke: combinaison de parties fondamentales pour créer des produits utiles et nouveaux. Utilisation de trois parties fondamentales, puis fermer les yeux et imaginer des combinaisons pour former un objet fonctionnel apaprtenant à une des trois catégories.
3 conditions:
- choix des parties mais pas de la catégorie
- choix de la catégorie mais pas des parties
- aucun choix (le plus restrictif)

Résultats: inventions + créatives dans la condition la plus restrictive (plus la tâche est restrictive plus c’est difficile de penser à un objet qui satisfait tous les critères ressemblant à des objets déjà existants).

Question 23

Modèle de Geneplore

Answer 23

Finke: Generation-exploration
Expérience: condition dans laquelle les parties étaient fournies et la catégorie connue APRÈS l’assemblage (formes préinventives). Pas la condition la plus propice aux inventions créatives.

Mais, même dans les conditions les moins restrictives les sujets ont tendance à utiliser une stratégie de génération suivi d’une stratégie d’exploration.

Scepticisme face au modèle Geneplore:
- Nous démarrons avec un but général.
- Étude Weisberg: remplacer l’ancienne version d’un panier d’épicerie. Les concepteurs se servent de leurs connaissances passées plutôt que d’idées novatrices pour construire les nouveaux paniers (analogies).
Les contraintes inhérentes au produit, associées à l’exploration et à l’interprétation, étaient des composants importants du processus de conceptualisation.