"...what does it matter whether the ideas lie inside or outside the student's cranium? "
D. N. Perkins
La psychologie cognitive s'intéresse aux processus mentaux d'un individu, en faisant appel à des notions telles que le traitement et la représentation de l'information.
In particular, one asks how information is represented in the cognitive system and how representations are transformed, combined, and propagated through the system (Simon, 1981 cité par Hutchins, 1995a)
Le système cognitif considéré par la psychologie cognitive (et les sciences cognitives en général) se limite à l'individu, plus précisément à son système nerveux. Les fonctions cognitives étudiées sont notamment, la perception, l'attention, la mémoire et le langage (Reuchlin, 1991). Depuis une dizaine d'année pourtant, on assiste à la naissance d'un nouveau cadre de référence nommé cognition distribuée (en angl. 'distributed cognition'), caractérisé par l'élargissement de la notion de système cognitif.
La cognition distribuée (voir p.ex. Rogers, 1993; Rogers & Ellis, 1994; Hutchins, 1995a; Hutchins, 1995b) considère l'individu comme faisant partie d'un système fonctionnel (en angl. 'functional system') plus large, incluant son environnement matériel et social.
A functional system is a collection of individuals and artefacts and their relations to each other in the environmental setting in which they are situated. (Hutchins, 1992, cité par Rogers, 1993)
Cette nouvelle approche propose donc d'étudier le fonctionnement cognitif d'un système fonctionnel élargit par rapport à l'approche classique des sciences cognitives, dans la mesure où il inclue des individus et les artefacts avec lesquels ils interagissent. Autrement dit il s'agit de décrire les propriétés cognitives de cette unité d'analyse, en terme de structure et traitement des représentations internes du système, mais pas forcément interne aux individus.
En suivant cette démarche, Hutchins (1995a) a analysé les propriétés cognitives d'un cockpit d'avion de ligne, plus précisément comment le système effectue les tâches cognitives liées au calcul et à la mémorisation de la configuration des ailes en fonction de la vitesse de l'avion lors d'un atterrissage. Dans ce cas, l'unité d'analyse est composée des deux pilotes, et des différents instruments de vol, d'affichages, et autres artefacts du cockpit. Hutchins (op. cit.) ne s'intéresse donc pas aux propriétés cognitives des pilotes dans le cockpit, mais au cockpit dans l'ensemble (y compris ses occupants) en tant que système cognitif.
Les différents composants du système fonctionnel 'cockpit', c'est-à-dire les 2 pilotes et les différents artefacts présents dans le cockpit, stockent chacun à leur manière une représentation de l'information circulant dans le système, raison pour laquelle ils sont aussi nommés média de représentation (en angl. 'representational media'). L'état des différents média de représentation (en angl. 'representational state') est modifié au fur et à mesure que l'information se propage dans le système. Par exemple, la vitesse de l'avion va se propager dans les différents média de représentation du cockpit (indicateur de vitesse, mémoire individuelle des pilotes, réglage de différents instruments, etc.) en utilisant divers canaux de communication (visuel, verbal, non-verbal, action d'un pilote, etc.) et en modifiant l'état de représentation de ces média. Au cours de sa propagation dans le système fonctionnel, l'information sera stockée, traitée, transformée et coordonnée avec d'autres informations.
La suite de cette section va décrire trois points de vue originaux, dans l'optique de la cognition distribuée. Le premier, se penche sur la pensée et l'apprentissage. Le deuxième s'intéresse à la distribution de l'intelligence dans l'environnement. Le troisième évoquera les possibilité d'auto-organisation du système fonctionnel.
Adhérant au cadre de référence de la cognition distribuée, Perkins (1993) développe une série de concepts afin de rendre compte de la pensée et de l'apprentissage, comme étant des phénomènes impliquant étroitement l'individu et son milieu. Il résume sa position en deux points. Premièrement, l'environnement physique et social participe à la cognition en tant que véhicule de la pensée, et pas uniquement comme source d'information ou comme support matériel des productions d'un individu. Deuxièmement, les choses apprises ne résident pas que dans la tête d'un individu, mais elles existent aussi sous la forme de modification de l'environnement. Imaginons par exemple, un étudiant prenant ses notes de cours dans un cahier. Le cahier lui sert de brouillon pour la pensée pendant qu'il travaille la matière, ainsi que de support matériel des conclusions qu'il a tirées. La personne plus l'environnement, en l'occurrence son carnet de notes, forme un système cognitif que Perkins nomme la 'personne-plus' (en angl. 'person-plus') en opposition à 'personne-solo', i.e. l'individu seul. Dans ce système, peu importe que la connaissance soit dans la tête de l'étudiant ou dans le carnet de note. Ce qui compte c'est l'accès aux connaissances par l'étudiant, et le fait que la personne-plus ait pu développer des connaissances, qu'une personne-solo n'aurait pas pu développer.
[...] person-plus situations have emergent characteristics that substantially change the information-processing capacities of the system and that warrant investigation and understanding. (Perkins, 1993)
L'idée que l'environnement participe 'activement' à la cognition se retrouve aussi chez Pea (1993) à travers le concept d'intelligence distribuée. Selon lui, lorsque nous utilisons un outil pour effectuer une activité, nous profitons de toute l'intelligence contenue dans la conception de celui-ci. Il illustre ce concept par l'exemple suivant. Une garde forestière doit déterminer le diamètre des arbres dans une parcelle de forêt dans le but d'estimer la quantité de bois présent. A cette fin elle pourrait mesurer la circonférence d'un arbre à l'aide d'un ruban métrique, se souvenir de la formule adéquate (i.e. circonférence/diamètre=pi), remplacer les variables, puis finalement calculer le diamètre 'de tête' ou en utilisant une machine à calculer. Mais afin de se simplifier la tâche elle invente un nouveau ruban de mesure, compilant mesure directe et formule dans le même outil. Ce nouveau ruban lui permet de lire directement le diamètre de l'arbre à partir des repères qu'elle y a inscrit.
Through processes of design and invention, we load intelligence into both physical, designed artifacts and representational objects such as diagrams, models, and plans. We exploit intelligence from objects when we use them instrumentally in activities. (Pea, 1993)
Certains outils complexes, nous permettent d'effectuer des tâches, non envisageable sans eux. Par exemple, l'environnement informatique de simulation des concepts de vitesse et d'accélération 'Envisioning Machine' utilisé pour une expérience par Roschelle et Teasley (1995). Cet environnement informatique a permis à deux jeunes étudiants de découvrir par la collaboration de nouvelles notions de physique.
In ordinary circumstances, one cannot imagine two 15 year olds sitting down for 45 minutes to construct a rich shared understanding of velocity an acceleration. But in the context of the support provided by the Envisioning Machine activity, our students were successful in doing just that. (Roschelle & Teasley, 1995)
La distribution de l'intelligence ne se limite pas aux outils, mais elle peut aussi être distribuée dans les relations sociales. C'est par exemple le cas lorsque un adulte offre un support à l'enfant qui lui permet d'effectuer des tâches complexes que ne le permettrait son développement ou ses connaissances actuelles. L'intelligence telle qu'elle est comprise dans le terme intelligence distribuée, n'est pas une propriété abstraite de l'individu, mais elle se manifeste plutôt à travers l'activité qui est mise en oeuvre pour relier but et moyen.
In other words, intelligence is accomplished rather than possessed. (Pea, 1993)
L'environnement, comprenant objet, personnes et situation, participe donc à la cognition, dans la mesure où il forme et permet l'activité.
[...] what humans actually do in their activities changes when the functional organization of that activity is transformed by technologies. (Pea, 1993)
L'organisation des interactions entre les différents média de représentation d'un système fonctionnel, peut varier en fonction des acteurs et au cours du temps. En effet, Dillenbourg et Traum (1997) mettent en évidence qu'un système fonctionnel peut faire preuve d'une certaine plasticité. Dans leur expérience, une paire doit collaborer 'à travers' un système de communication synchrone assisté par ordinateur, afin de résoudre un problème donné. La tâche de collaboration proposée peut être définie par six fonctions : recueil des faits, partage des faits, partage des inférences, mémorisation des faits, mémorisation des inférences, et coordination des actions. Ces six fonctions sont chacune soutenues par un ou plusieurs des quatre outils de communication (i.e. média de représentation) suivants : dialogue 'à travers' une réalité virtuelle textuelle, action dans une réalité virtuelle textuelle, un tableau blanc virtuel, et un cahier de note virtuel. Dillenbourg et Traum (op.cit.) remarquent que les 20 paires ayant participées à l'expérience utilisent des configurations différentes de la matrice [fonction X outil] obtenue. De plus, pour chacune des paires, la configuration de la matrice peut varier au gré de l'expérience. Dillenbourg et Traum (op.cit.) mettent donc en évidence qu'un système fonctionnel, de part sa plasticité, possède une capacité d'auto-organisation, qui lui permet de s'adapter à la fois aux spécificités uniques du déroulement de la collaboration et aux propriétés individuelles de ses composants humains.
This plasticity, this ability to self-organize along different configurations justifies the descriptions of a pair as single cognitive system. (Dillenbourg & Traum, 1997)
La cognition distribuée est un paradigme récent (environ une dizaine d'année) et en plein développement. Mais malgré sa jeunesse, il offre un cadre théorique et une méthodologie qui permet de conceptualiser et analyser des situations complexes, dans lesquelles des individus interagissent entre eux et avec des artefacts technologiques et des outils divers. Notre recherche met en place un système fonctionnel relativement complexes composé de deux collaborateurs et d'une réalité virtuelle partagée. Concevoir la réalité virtuelle comme un simple canal de communication reliant deux individus en train de collaborer, nous semble limitatif quant à la complexité et la richesse de la situation mise en place, et ne permet pas de rendre compte de la dynamique adaptative qui sous-tend selon nous le système fonctionnel impliqué. Et c'est pour mieux comprendre ce système que nous utilisons la cognition distribuée comme cadre de référence.