Étude des activités collaboratives de conception en tant que situation d’apprentissage: application à l’ingénierie des produits et à l’ingénierie didactique. Stéphane Brunel To cite this version: Stéphane Brunel. Étude des activités collaboratives de conception en tant que situation d’apprentissage: application à l’ingénierie des produits et à l’ingénierie didactique.. Sciences de l’ingénieur [physics]. Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2008. Français. ￿NNT: ￿. ￿tel-00429635￿ HAL Id: tel-00429635 https://theses.hal.science/tel-00429635 Submitted on 3 Nov 2009 HAL is a multi-disciplinary open access L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est archive for the deposit and dissemination of sci- destinée au dépôt et à la diffusion de documents entific research documents, whether they are pub- scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, lished or not. The documents may come from émanant des établissements d’enseignement et de teaching and research institutions in France or recherche français ou étrangers, des laboratoires abroad, or from public or private research centers. publics ou privés. Étude des activités collaboratives de conception en tant que situation d'apprentissage : application à l'ingénierie des produits et à l'ingénierie didactique. N° d'ordre : 3680 THESE PRESENTEE A L'UNIVERSITE BORDEAUX 1 ECOLE DOCTORALE DES SCIENCES PHYSIQUES ET DE L'INGENIEUR Par M. Stéphane BRUNEL POUR OBTENIR LE GRADE DE DOCTEUR SPECIALITE : PRODUCTIQUE ******************** Étude des activités collaboratives de conception en tant que situation d'apprentissage : application à l'ingénierie des produits et à l'ingénierie didactique. ******************** Soutenue le : le 5 Décembre 2008 Après avis de MM. Emmanuel Caillaud Rapporteur Professeur à l’Université Louis Pasteur de Strasbourg Michel Aldanondo Rapporteur Professeur à l’école des Mines d’Albi-Carmaux Devant la commission d’examen formée de : MM. Claudia Eckert Examinatrice Senior Research Associate de l’Université de Cambridge Jean Louis Ermine Examinateur Professeur à l'institut TELECOM Bruno Vallespir Examinateur Professeur à l’Université Bordeaux 1 Philippe Girard Examinateur Professeur à l’Université Bordeaux 1 Marc Zolghadri Examinateur Maîtres de Conférences à l’Université Bordeaux 1 Étude des activités collaboratives de conception en tant que situation d'apprentissage : application à l'ingénierie des produits et à l'ingénierie didactique. Étude des activités collaboratives de conception en tant que situation d'apprentissage : application à l'ingénierie des produits et à l'ingénierie didactique. Résumé en français Cette thèse aborde la problématique de la génération des connaissances au cours de la phase de conception et plus particulièrement en conception collaborative. Il est proposé d'exploiter les connaissances en conception après une phase de collecte, de capture. Après une phase de capitalisation viendra une étape de réarrangement de ces connaissances. Un processus appelé "Processus d'Ingénition" est montré. Établi sur le principe de description de graphes de connaissances augmentées d'une triple instrumentation, ce processus permet une analyse originale des phases de conception d'un produit. Des applications à l'ingénierie didactique et à l'ingénierie pédagogique ont vu le jour au cours de ce travail. Les domaines de la conception collaborative de produits, de la didactique et de la gestion des connaissances sont mis en regard pour proposer une vision originale du processus de conception collaborative. Mots clés Conception, Génération des connaissances, Ingénition, Ingénierie des produits, Ingénierie didactique. Resume This thesis deals with knowledge generation problems during product design and more particularly in collaborative design. By integration of thee fields, collaborative product design, didactic engineering and knowledge management, we propose a generic framework. The main proposition is to capture, capitalize, reorganize and then exploit the knowledge in the field of design product. In the first step we develop a conceptual framework as “process of ingenition”. This global process allows defining the macro level positioning. In the second step the graph of knowledge description with a “triple instrumentation” developed. This process leads to have an original analysis of product design. At last we submit an application of proposed process in didactic and teaching engineering. Key words Design, Knowledge generation, Ingenition, Engineering of the products, Didactic Engineering. Étude des activités collaboratives de conception en tant que situation d'apprentissage : application à l'ingénierie des produits et à l'ingénierie didactique. à Mathilde et Timothée … Étude des activités collaboratives de conception en tant que situation d'apprentissage : application à l'ingénierie des produits et à l'ingénierie didactique. Remerciements Une thèse est une sorte de rite initiatique. Il faut un impétrant qui se plie volontairement à une discipline exigeante. Il faut des soutiens attentifs, assidus, compréhensifs et suffisamment perspicaces pour tenter le pari de la réussite. Il faut ensuite toute une alchimie complexe basée sur l’amitié, la confiance, la volonté de partager son savoir et une grande dose d’abnégation. Pour parvenir au but, il faut que des personnes initient le processus de transformation : Bernard Hostein, François Joubert ont été de ceux là. Il faut ensuite que la volonté farouche d’un homme à perpétuer le fonctionnement de ce trop fameux ascenseur social puisse se mettre en place : Philippe Girard est un de ces hommes, attaché à une exigence qui fait que l’on n’oublie jamais ce qu’il fait pour vous. Il va au-delà de ce que vous n’auriez jamais pu imaginer pour vous-même. Et puis, il y a des rencontres qui vous transforment à vie parce qu’elles sont beaucoup plus fortes et denses que tout ce que vous avez jamais connu. Marc Zolghadri est « la » rencontre. C’est la cheville ouvrière de ce travail qui se concrétise aujourd’hui autant pour lui que pour moi. Nous avons œuvré de longues heures devant des tableaux qui se remplissaient d’une écriture étriquée (la mienne) et en volute (la sienne). Avec un enthousiasme toujours renouvelé, les sacrifices consentis m’ont paru moins difficiles. C’est grâce à eux et pour cela que j’ai aujourd’hui le privilège de défendre devant vous, Monsieur Emmanuel Caillaud professeur à l’Université Louis Pasteur de Strasbourg et Monsieur Michel Aldanondo professeur à l’Ecole des Mines d’Albi, cette thèse. Veuillez trouver en ces quelques mots toute ma gratitude. Le jury de cette thèse s’honore de la présence de Madame Claudia Eckert de l’Université de Cambridge, de Monsieur Jean-Louis Ermine de l’Institut Telecom ainsi que de Monsieur Bruno Vallespir de l’Université Bordeaux 1. Qu’ils trouvent ici toute l’expression de ma reconnaissance pour l’intérêt qu’ils ont toujours porté à mes travaux. Une thèse est aussi une succession de rencontres qui forgent des convictions, qui vérifient des hypothèses et qui les récusent tout aussi bien. Cette exaltation à construire, à remettre cent fois l’ouvrage sur le métier, ne peut se faire qu’avec le soutien de personnes toutes aussi différentes les unes des autres : Étude des activités collaboratives de conception en tant que situation d'apprentissage : application à l'ingénierie des produits et à l'ingénierie didactique. Michel Alexeline aura été le patient développeur de nos idées ; Vincent Robin aura permis l’intégration de nos réflexions dans les recherches antérieures et futures de notre laboratoire ; les doctorants du laboratoire IMS (Aicha, Nabila, Salah, Wael, Guillaume, Julien, Michel, Arz) auront été les spectateurs parfois médusés de joutes verbales avec Mahmoud Moradi. Enfin, Isabelle Grignon et Valérie Abel auront patiemment supporté nos retards et autres tracasseries. Maintenant que ce travail s’achève, une nouvelle phase de la vie commence. Je sais, Nathalie, que les moments volés ne se retrouvent jamais … Étude des activités collaboratives de conception en tant que situation d'apprentissage : application à l'ingénierie des produits et à l'ingénierie didactique. Sommaire général Liste des Figures ………………………..…….………..……………… 10 Liste des Tableaux …………………………….....…………………… 14 Liste des Annexes ………………………………….………………… 15 Introduction générale …………………………………..……...……… 16 Chapitre 1 …………………………………….……..……………..… 22 1. Problématique …............................................................................................ 24 1.1 Introduction ………………….……………………………………………...………. 24 1.2 Contexte……………………………………………………………………………… 25 1.3 Définitions……………………………………………………………………………. 26 1.4 Liens entre un produit et son usage pour l’apprentissage………..…………………… 27 1.5 Caractéristiques de l’objet d’étude : le Produit étendu………..……………………… 29 1.6 Approche de l’apprentissage de la conception par la didactique……………………… 30 1.7 Conclusion………………………………………………………………………….… 34 Chapitre 2 ………………….…………………………………………… 37 1. Etat de l’art en conception…………………………….……...….………… 42 1.1 Panorama des méthodes de conception …………………………………… 43 1.1.1 Modèles prescriptifs de la conception……………………………….…… 44 1.1.2 Modèles descriptifs de l’activité de conception…………………………… 45 1.2 Des différentes formes de conception vers la conception collaborative…… 46 1.2.1 Modèle de la conception : l’approche « Design Co-ordination »………… 46 1.2.2 Modèles de la conception : conception et organisation…………………… 47 5 Étude des activités collaboratives de conception en tant que situation d'apprentissage : application à l'ingénierie des produits et à l'ingénierie didactique. 1.2.3 Modèles de la conception : coordination et coopération……………………… 47 1.2.4 Modèles de la conception : conception et innovation ………………………… 48 1.2.5 Modèle de la conception : la conception collaborative………………………… 49 1.2.5.1 La conception participative en ingénierie concourante……………………...... 49 1.2.5.2 La conception participative par moments…………………………………… 50 1.3 Conclusion partielle …………...……………………………………………… 52 2. Etat de l’art de la connaissance en conception……………………………… 52 2.1 Les connaissances transformées par la conception………………………..…… 52 2.1.1 Connaissances relatives au produit …………………………………………… 53 2.1.2 Conclusion partielle…………………………………………………………… 54 2.2 Connaissances relatives au processus…………………………...……………… 54 2.2.1 Modèles de processus………………………………………………………… 54 2.2.2 Modèles mixtes produit – processus………………………………………….. 55 2.2.3 Conclusion partielle…………………………………………………………… 56 2.3 Compétences individuelles et collectives…………………….………………… 56 2.4 Capitalisation et gestion des connaissances…………………..………………… 58 2.4.1 Méthodes issues de l’ingénierie des connaissances…………………………… 59 2.4.1.1 Approche descendante……………………………………………………….. 59 2.4.1.2 Approche ascendante………………………………………………………… 61 2.4.1.3 Approche coopérative………………………………………………………… 62 2.5 Conclusion partielle ………...………………………………………………… 63 3. Etat de l’art sur la gestion de la connaissance……………………………… 64 3.1 De la gestion des connaissances……………………………………………… 64 3.1.1 Introduction…………………………………………………………………. 64 3.1.2 Le contexte de la gestion des connaissances ……………………………….. 65 3.1.3 Les modèles de la gestion des connaissances et leurs cadres……………….. 66 3.1.4 De la gestion de la connaissance en général ………………………………… 67 3.1.4.1 Définition et objectifs……………………………………………………….. 67 3.1.4.2 Capitalisation des connaissances…………………………………………… 68 3.1.5 De la gestion de la connaissance en particulier……………………………… 69 3.1.6 Chaîne de valeur de la génération de la connaissance (VCKC)……………… 70 3.1.7 Composants de base de la chaîne de valeur ………………………………… 71 3.1.8 Composants de la transformation ………………………………………….. 75 3.1.9 Nature récursive de la Chaîne de Valeur des Connaissances ……………… 78 3.1.10 Quelques implications …………………………………………………… 79 3.1.10.1 La gestion de la Chaîne de Valeur. …………………………………… 79 3.1.10.2 La Chaîne de Valeur et la stratégie. …………………………………… 79 3.2 Conclusion partielle ……………………………………………………… 80 3.3 Gestion et organisation d’une mémoire organisationnelle .............................. 81 3.3.1 Mémoire Organisationnelle………………………………………………… 81 6 Étude des activités collaboratives de conception en tant que situation d'apprentissage : application à l'ingénierie des produits et à l'ingénierie didactique. 3.3.1.1 Définitions……………………………………………………………………… 81 3.3.1.2 Gestion d’une mémoire organisationnelle …………………………… 82 3.3.1.3 Construction d’une mémoire organisationnelle…………………………….... 85 3.3.2 Conclusion partielle…………………………………………………………… 87 4. Apprentissage des acteurs de la conception …………………………… 88 4.1 Des compétences/capacités aux connaissances des acteurs de la conception…… 88 4.1.1 Introduction…………………………………………………………………… 88 4.1.2 Plusieurs types de compétences/capacités ………………………………… 88 4.1.2.1 Qu’est ce qu’une compétence/capacité ? …………………………… 89 4.1.2.2 La compétence/capacité, un concept dynamique ……………………............. 89 4.1.2.3 Aspects contradictoires ………………………………………………… 90 4.1.2.4 Premiers modèles de compétences/capacités …………………………… 90 4.1.3 Les compétences/capacités au regard de la triple instrumentation ……… 91 4.1.4 Les ressources à mobiliser …………………………………………………… 92 4.1.5 Les compétences/capacités collectives ………………………………… 92 4.1.6 Les situations sociales de la construction des compétences ……………… 93 4.1.7 Les composantes de la construction des compétences ………………………… 93 4.1.7.1 Approche 1 …………………………………………………………… 93 4.1.7.2 Approche 2 …………………………………………………………… 94 4.1.7.3 Approche 3 …………………………………………………………… 94 4.2 Apprentissage – Acquisition des compétences / capacités…………………… 95 4.2.1 Les théories contemporaines sur l'apprentissage ………………………… 95 4.2.2 Des approches et théories diverses et variées ………………………… 96 4.2.3 Apprentissage et sujet …………………………………………………… 96 4.2.4 Un nouveau modèle d'apprentissage : le modèle allostérique ……………… 97 4.2.4.1 Fonctionnement du modèle ………………………………………………… 97 4.2.5 Un environnement didactique adéquat est nécessaire ………………………… 98 4.2.6 Conclusion partielle …………………………………………………… 99 4.2.7 Le modèle de Giordan …………………………………………………… 99 4.2.7.1 Méthodologie ………………………………………………………… 100 4.2.8 Le triptyque « Elaboration Intentionnalité Métacognition » ……………… 100 5. Conclusion ………………………………………………………………… 101 Chapitre 3 …………………………………………...………………… 103 1. Introduction. ……………………………………………………………………… 105 2. Postulats, définitions associées et propositions…………………………………… 105 2.1 Postulats. ……………………………………………………………… 105 2.2 Définitions associées. ……………………………………………………… 107 2.3 Propositions. ……………………………………………………………… 108 7