7.3 : Résolution de problèmes

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Nov 1, 2022
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- 7.2 : Langue
- 7.4 : Que sont l'intelligence et la créativité ?

Rose M. Spielman, William J. Jenkins, Marilyn D. Lovett, et al.
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Objectifs d'apprentissage

Décrire les stratégies de résolution de
Définir l'algorithme et l'heuristique
Expliquer certains obstacles courants à la résolution de problèmes et à la prise de décisions efficaces

Les gens font face à des problèmes tous les jours, généralement de multiples problèmes tout au long de la journée. Parfois, ces problèmes sont simples : pour doubler une recette de pâte à pizza, par exemple, il suffit de doubler chaque ingrédient de la recette. Cependant, les problèmes que nous rencontrons sont parfois plus complexes. Par exemple, supposons que vous ayez une date limite de travail et que vous deviez envoyer une copie imprimée d'un rapport à votre superviseur avant la fin de la journée ouvrable. Le rapport est urgent et doit être envoyé du jour au lendemain. Vous avez terminé le rapport hier soir, mais votre imprimante ne fonctionnera pas aujourd'hui. Que devez-vous faire ? Vous devez d'abord identifier le problème, puis appliquer une stratégie pour le résoudre.

Stratégies de résolution de problèmes

Lorsque vous êtes confronté à un problème, qu'il s'agisse d'un problème mathématique complexe ou d'une imprimante défectueuse, comment le résolvez-vous ? Avant de trouver une solution au problème, celui-ci doit d'abord être clairement identifié. Ensuite, l'une des nombreuses stratégies de résolution de problèmes peut être appliquée et, espérons-le, aboutir à une solution.

Une stratégie de résolution de problèmes est un plan d'action utilisé pour trouver une solution. Différentes stratégies sont associées à des plans d'action différents (tableau 7.2). Par exemple, une stratégie bien connue est celle des essais et des erreurs. Le vieil adage « Si au début vous ne réussissez pas, essayez, réessayez » décrit les essais et les erreurs. En ce qui concerne votre imprimante cassée, vous pouvez essayer de vérifier le niveau d'encre et, si cela ne fonctionne pas, vous pouvez vous assurer que le bac à papier n'est pas bloqué. Ou peut-être que l'imprimante n'est pas réellement connectée à votre ordinateur portable. Lorsque vous utilisez des essais et des erreurs, vous continueriez à essayer différentes solutions jusqu'à ce que vous résolviez votre problème. Bien que les essais et les erreurs ne soient généralement pas l'une des stratégies les plus rapides, c'est une stratégie couramment utilisée.

Stratégies de résolution de problèmes
Méthode	Désignation	Exemple
Essais et erreurs	Continuez à essayer différentes solutions jusqu'à ce que le problème soit résolu	Redémarrer le téléphone, désactiver le Wi-Fi, désactiver le Bluetooth afin de déterminer la raison du dysfonctionnement de votre téléphone
algorithme	Formule de résolution de problèmes étape par étape	Manuel d'instructions pour l'installation de nouveaux logiciels sur votre ordinateur
Heuristique	Cadre général de résolution de problèmes	Travail à rebours ; division d'une tâche en étapes

Tableau 7.2

Un autre type de stratégie est l'algorithme. Un algorithme est une formule de résolution de problèmes qui vous fournit des instructions étape par étape pour obtenir le résultat souhaité (Kahneman, 2011). Vous pouvez considérer un algorithme comme une recette avec des instructions très détaillées qui produisent le même résultat à chaque fois qu'elles sont exécutées. Les algorithmes sont fréquemment utilisés dans notre vie quotidienne, notamment en informatique. Lorsque vous effectuez une recherche sur Internet, les moteurs de recherche tels que Google utilisent des algorithmes pour déterminer quelles entrées apparaîtront en premier dans votre liste de résultats. Facebook utilise également des algorithmes pour choisir les publications à afficher sur votre fil d'actualité. Pouvez-vous identifier d'autres situations dans lesquelles des algorithmes sont utilisés ?

L'heuristique est un autre type de stratégie de résolution de problèmes. Alors qu'un algorithme doit être suivi à la lettre pour obtenir un résultat correct, une heuristique est un cadre général de résolution de problèmes (Tversky & Kahneman, 1974). Vous pouvez les considérer comme des raccourcis mentaux utilisés pour résoudre des problèmes. Une « règle empirique » est un exemple d'heuristique. Une telle règle permet à la personne de gagner du temps et de l'énergie lorsqu'elle prend une décision, mais malgré ses caractéristiques de gain de temps, ce n'est pas toujours la meilleure méthode pour prendre une décision rationnelle. Différents types d'heuristiques sont utilisés dans différents types de situations, mais l'envie d'utiliser une heuristique se produit lorsque l'une des cinq conditions suivantes est remplie (Pratkanis, 1989) :

Quand on est confronté à trop d'informations
Quand le temps de prendre une décision est limité
Quand la décision à prendre est sans importance
Lorsqu'on a accès à très peu d'informations à utiliser pour prendre une décision
Quand une heuristique appropriée vient à l'esprit au même moment

Le travail à rebours est une heuristique utile dans laquelle vous commencez à résoudre le problème en vous concentrant sur le résultat final. Prenons l'exemple suivant : vous vivez à Washington, D.C. et vous avez été invité à un mariage samedi à 16 heures à Philadelphie. Sachant que l'Interstate 95 a tendance à reculer tous les jours de la semaine, vous devez planifier votre itinéraire et planifier votre départ en conséquence. Si vous voulez assister au service de mariage à 15 h 30 et qu'il faut deux heures et demie pour vous rendre à Philadelphie sans circulation, à quelle heure devez-vous quitter votre maison ? Vous utilisez l'heuristique du travail à rebours pour planifier régulièrement les événements de votre journée, probablement sans même y penser.

Une autre heuristique utile est la pratique qui consiste à accomplir un objectif ou une tâche de grande envergure en le divisant en une série d'étapes plus petites. Les étudiants utilisent souvent cette méthode courante pour réaliser un grand projet de recherche ou une longue dissertation pour l'école. Par exemple, les étudiants font généralement un remue-méninges, élaborent une thèse ou un sujet principal, font des recherches sur le sujet choisi, organisent leurs informations dans un plan, rédigent une ébauche, révisent et modifient l'ébauche, élaborent une ébauche finale, organisent la liste de références et corrigent leur travail avant de soumettre le projet. La tâche importante devient moins accablante lorsqu'elle est divisée en une série de petites étapes.

CONNEXION QUOTIDIENNE : résoudre des énigmes

Les capacités de résolution de problèmes peuvent s'améliorer avec la pratique. De nombreuses personnes se lancent des défis quotidiens avec des puzzles et d'autres exercices mentaux pour améliorer leurs compétences en résolution de problèmes. Les puzzles de Sudoku apparaissent tous les jours dans la plupart des journaux. Généralement, un puzzle de sudoku est une grille de 9 × 9. Le sudoku simple ci-dessous (Figure 7.7) est une grille 4 × 4. Pour résoudre le puzzle, remplissez les cases vides avec un seul chiffre : 1, 2, 3 ou 4. Voici les règles : Les nombres doivent totaliser 10 dans chaque case en gras, chaque ligne et chaque colonne ; toutefois, chaque chiffre ne peut apparaître qu'une seule fois dans un cadre, une ligne et une colonne en gras. Prenez le temps de résoudre ce casse-tête et comparez votre temps avec celui d'un camarade de classe.

Un puzzle de Sudoku à quatre colonnes sur quatre rangées est présenté. La cellule en haut à gauche contient le chiffre 3. La cellule en haut à droite contient le chiffre 2. La cellule en bas à droite contient le chiffre 1. La cellule en bas à gauche contient le chiffre 4. La cellule située à l'intersection de la deuxième ligne et de la deuxième colonne contient le chiffre 4. La case à droite contient le chiffre 1. La cellule située en dessous de la cellule contenant le chiffre 1 contient le chiffre 2. La case située à gauche de la cellule contenant le chiffre 2 contient le chiffre 3. — Figure **7.7** Combien de temps vous a-t-il fallu pour résoudre ce puzzle de sudoku ? (Vous pouvez voir la réponse à la fin de cette section.)

Voici un autre type de casse-tête populaire (Figure 7.8) qui met à l'épreuve vos capacités de raisonnement spatial. Reliez les neuf points par quatre lignes droites sans soulever votre crayon du papier :

Un contour de forme carrée contient trois rangées et trois colonnes de points séparés par un espace égal. — Figure $\PageIndex{2}$ : L'avez-vous découvert ? (La réponse se trouve à la fin de cette section.) Une fois que vous aurez compris comment résoudre ce casse-tête, vous ne l'oublierez pas.

Jetez un coup d'œil au puzzle logique « Puzzling Scales » ci-dessous (Figure 7.9). Sam Loyd, un célèbre maître du puzzle, a créé et perfectionné d'innombrables puzzles tout au long de sa vie (Cyclopedia of Puzzles, s.d.).

Un puzzle impliquant une échelle est présenté. En haut de la figure, on peut lire : « Sam Loyds Puzzling Scales ». La première rangée du puzzle montre une échelle équilibrée composée de 3 blocs et d'un haut à gauche et de 12 billes à droite. En dessous de cette rangée, on peut lire : « Puisque la balance est maintenant équilibrée ». La rangée suivante du puzzle montre une échelle équilibrée avec juste le haut à gauche, et 1 bloc et 8 billes à droite. En dessous de cette rangée, on peut lire : « Et équilibre quand on est arrangé de cette façon ». La troisième rangée montre une échelle déséquilibrée avec le haut sur le côté gauche, qui est beaucoup plus bas que le côté droit. Le côté droit est vide. Sous cette rangée, on peut lire : « Alors, combien de billes aura-t-il besoin pour s'équilibrer avec ce sommet ? » — Figure **7.9** Quelles mesures avez-vous prises pour résoudre ce casse-tête ? Vous pouvez lire la solution à la fin de cette section.

Les pièges de la résolution de problèmes

Cependant, tous les problèmes ne sont pas résolus avec succès. Quels sont les défis qui nous empêchent de résoudre un problème avec succès ? Albert Einstein a dit un jour : « La folie, c'est faire la même chose encore et encore et s'attendre à un résultat différent ». Imaginez une personne dans une pièce dotée de quatre portes. Une porte qui a toujours été ouverte dans le passé est désormais verrouillée. La personne, habituée à sortir de la pièce par cette porte en particulier, essaie toujours de sortir par la même porte, même si les trois autres portes sont ouvertes. La personne est bloquée, mais elle a juste besoin de passer par une autre porte, au lieu d'essayer de sortir par la porte verrouillée. Un état mental est celui où vous persistez à aborder un problème d'une manière qui a fonctionné dans le passé mais qui ne fonctionne clairement pas aujourd'hui.

La fixité fonctionnelle est un type d'état mental dans lequel vous ne pouvez pas percevoir qu'un objet est utilisé pour autre chose que ce pour quoi il a été conçu. Duncker (1945) a mené des recherches fondamentales sur la fixité fonctionnelle. Il a créé une expérience au cours de laquelle les participants ont reçu une bougie, un carnet d'allumettes et une boîte de punaises. On leur a demandé d'utiliser ces objets pour fixer la bougie au mur afin qu'elle ne coule pas de cire sur la table ci-dessous. Les participants ont dû utiliser la correction fonctionnelle pour résoudre le problème (Figure 7.10). Au cours de la mission Apollo 13 sur la Lune, les ingénieurs de la NASA de Mission Control ont dû surmonter des difficultés fonctionnelles pour sauver la vie des astronautes à bord de l'engin spatial. Une explosion dans un module de l'engin spatial a endommagé plusieurs systèmes. Les astronautes risquaient d'être empoisonnés par l'augmentation des niveaux de dioxyde de carbone en raison de problèmes liés aux filtres à dioxyde de carbone. Les ingénieurs ont trouvé un moyen pour les astronautes d'utiliser des sacs en plastique, du ruban adhésif et des tuyaux d'air de rechange pour créer un filtre à air improvisé, qui a sauvé la vie des astronautes.

La figure a montre un carnet d'allumettes, une boîte de punaises et une bougie. La figure b montre la bougie debout dans la boîte qui contenait les punaises. Une punaise permet de fixer la boîte contenant la bougie au mur. — Figure **7.10** Dans l'étude classique de Duncker, les participants ont reçu les trois objets du panneau supérieur et ont été invités à résoudre le problème. La solution est présentée dans la partie inférieure.

Lien vers l'apprentissage

Pour en savoir plus, regardez cette scène d'Apollo 13 sur les ingénieurs de la NASA qui surmontent l'immobilisme fonctionnel.

Les chercheurs ont cherché à savoir si la fixation fonctionnelle était affectée par la culture. Dans le cadre d'une expérience, des membres du groupe Shuar en Équateur ont été invités à utiliser un objet dans un but autre que celui auquel il était initialement destiné. Par exemple, on a raconté aux participants l'histoire d'un ours et d'un lapin séparés par une rivière et on leur a demandé de choisir parmi divers objets, notamment une cuillère, une tasse, des gommes à effacer, etc., pour aider les animaux. La cuillère était le seul objet suffisamment long pour enjamber la rivière imaginaire, mais si la cuillère était présentée d'une manière qui reflétait son utilisation normale, il a fallu plus de temps aux participants pour choisir la cuillère afin de résoudre le problème. (German et Barrett, 2005). Les chercheurs souhaitaient savoir si l'exposition à des outils hautement spécialisés, comme c'est le cas chez les habitants des pays industrialisés, affectait leur capacité à transcender la fixité fonctionnelle. Il a été déterminé que la fixité fonctionnelle est présente à la fois dans les cultures industrialisées et non industrialisées (German et Barrett, 2005).

Pour prendre de bonnes décisions, nous utilisons nos connaissances et notre raisonnement. Souvent, ces connaissances et ce raisonnement sont solides et solides. Parfois, cependant, nous sommes influencés par des biais ou par d'autres personnes qui manipulent une situation. Par exemple, supposons que vous et trois amis souhaitiez louer une maison et que vous ayez un budget cible combiné de 1 600$. L'agent immobilier ne vous montre que des maisons très délabrées pour 1 600$, puis vous montre une très belle maison pour 2 000$. Pourriez-vous demander à chaque personne de payer un loyer plus élevé pour obtenir la maison de 2 000$ ? Pourquoi l'agent immobilier vous montrerait-il les maisons délabrées et la belle maison ? L'agent immobilier conteste peut-être votre biais d'ancrage. Un biais d'ancrage se produit lorsque vous vous concentrez sur une information lorsque vous prenez une décision ou résolvez un problème. Dans ce cas, vous êtes tellement concentré sur le montant d'argent que vous êtes prêt à dépenser que vous ne savez peut-être pas quels types de maisons sont disponibles à ce prix.

Le biais de confirmation est la tendance à se concentrer sur des informations qui confirment vos croyances existantes. Par exemple, si vous pensez que votre professeur n'est pas très gentil, vous remarquez tous les cas de comportement grossier dont il fait preuve tout en ignorant les innombrables interactions agréables qu'il entretient au quotidien. Le biais du recul vous amène à croire que l'événement que vous venez de vivre était prévisible, même s'il ne l'était pas vraiment. En d'autres termes, vous saviez depuis le début que les choses se passeraient comme elles l'ont fait. Le biais représentatif décrit une mauvaise façon de penser, dans laquelle vous stéréotypez involontairement quelqu'un ou quelque chose ; par exemple, vous pouvez supposer que vos professeurs passent leur temps libre à lire des livres et à engager des conversations intellectuelles, parce que l'idée qu'ils passent leur temps à jouer le volley-ball ou la visite d'un parc d'attractions ne correspondent pas à vos stéréotypes sur les professeurs.

Enfin, l'heuristique de disponibilité est une heuristique dans laquelle vous prenez une décision en vous basant sur un exemple, des informations ou une expérience récente qui vous sont facilement accessibles, même si ce n'est peut-être pas le meilleur exemple pour éclairer votre décision. Les biais ont tendance à « préserver ce qui est déjà établi, c'est-à-dire à maintenir nos connaissances, nos croyances, nos attitudes et nos hypothèses préexistantes » (Aronson, 1995 ; Kahneman, 2011). Ces biais sont résumés dans le tableau 7.3.

Résumé des biais de décision
Biais	Désignation
Ancrage	Tendance à se concentrer sur une information en particulier lors de la prise de décisions ou de la résolution de problèmes
Confirmation	Se concentre sur les informations qui confirment les croyances existantes
Rétrospective	La conviction que l'événement que vous venez de vivre était prévisible
Représentant	Stéréotypes involontaires de quelqu'un ou de quelque
Disponibilité	La décision est basée soit sur un précédent disponible, soit sur un exemple qui peut être erroné

Tableau 7.3

Lien vers l'apprentissage

Regardez ce clip vidéo réalisé par un enseignant sur les biais cognitifs pour en savoir plus.

Avez-vous pu déterminer le nombre de billes nécessaires pour équilibrer la balance de la Figure 7.9 ? Tu en as besoin de neuf. Avez-vous réussi à résoudre les problèmes de la Figure 7.7 et de la Figure 7.8 ? Voici les réponses (Figure 7.11).

Graphique 7.11