الاستعداد لمباراة CRMEFPréparation CRMEFمباراة CRMEFCRMEF SVT

نهج حل المشكل: مرجعيات نظرية

أهداف الدرس

في نهاية هذا الدرس، ينبغي أن تكون قادرًا على:

  • تعريف المشكل والتمييز بين المشكل والتمرين؛
  • التمييز بين المشكل العلمي والوضعية المسألة ونهج حل المشكل؛
  • تفسير معنى «صياغة الإشكالية» في علوم الحياة والأرض؛
  • عرض أهم النماذج النظرية لحل المشكل (ديوي، بوليا، نيويل وسايمون) وفكرتها المشتركة؛
  • وصف السيرورات المعرفية وما وراء المعرفية المعبَّأة أثناء الحل؛
  • تفسير العلاقة بين التمثل وصياغة المشكل والصراع المعرفي انطلاقًا من التوجيهات التربوية.

1. ما المشكل؟

تحضر إذن ثلاثة مكونات دائمًا: حالة أولية (المعطيات)، وحالة نهائية (الهدف)، وعائق بينهما. والمشكل نسبي بالنسبة للشخص: فما يُعدّ مشكلًا لمتعلم في الإعدادي قد لا يكون إلا تمرينًا بالنسبة للمدرّس.

1.1. مشكل أم تمرين؟

المعيار التمرين (exercice) المشكل (problème)
إجراء الحل معروف، يكفي تطبيقه غير معروف، ينبغي بناؤه
النشاط المعرفي الغالب التطبيق، إعادة الإنتاج البحث، الاستدلال، الاختيار
الخطأ علامة على إجراء طُبّق بشكل سيء مرحلة عادية في البحث
الوظيفة الديداكتيكية التمرّن والتثبيت بناء معرفة وتنمية كفاية

1.2. مشكلات محدَّدة جيدًا ومشكلات غير محدَّدة

  • مشكل محدَّد جيدًا (bien défini): المعطيات والهدف والعمليات المسموح بها محدّدة بوضوح (جواب صحيح واحد منتظر). مثال: تفسير نتائج تهجين باستعمال شبكة التزاوج.
  • مشكل غير محدَّد (mal défini) أو مفتوح: الهدف أو الوسائل غير محدّدة كليًا؛ وتُقبل عدة نهوج وأحيانًا عدة أجوبة. مثال: اقتراح تدابير للحد من تعرية تربة منطقة ما.

أغلب المشكلات العلمية الحقيقية تكون في البداية غير محدَّدة: فيبدأ حلها بعمل لتحديد المشكل ذاته.

2. ثلاثة مفاهيم ينبغي عدم الخلط بينها

المفهوم ماهيته المستوى
المشكل العلمي (problème scientifique) سؤال تفسيري حول ظاهرة، لا يمكن الإجابة عنه دون بحث الموضوع
الوضعية المسألة (situation-problème) ترتيب ديداكتيكي يبنيه المدرّس حول عائق، ليتعلم المتعلم بتخطيه الترتيب
نهج حل المشكل (démarche de résolution de problème) السيرورة التي يعالج بها المتعلم المشكل حتى بلوغ جواب متماسك السيرورة

3. صياغة الإشكالية في علوم الحياة والأرض

3.1. صياغة الإشكالية، قلب النهج

صياغة الإشكالية (problématiser) هي بناء المشكل: الانتقال من سؤال أو وضعية مبهمة إلى مشكل مصاغ، تم تحديد ما يشكّل فيه صعوبة وما يجب أن يحترمه أي تفسير. وهي غالبًا أكثر المراحل تكوينًا: فالمشكل المطروح جيدًا نصفُه محلول.

في علوم الحياة والأرض، تعني صياغة الإشكالية:

  • تحديد الوقائع المراد تفسيرها (ما يُلاحَظ، ما يثير الدهشة)؛
  • وضع هذه الوقائع في توتر مع التفسيرات المتاحة (تمثلات المتعلمين، المعارف السابقة)؛
  • استخلاص الشروط التي يجب أن يستوفيها أي تفسير مقبول؛
  • صياغة سؤال دقيق يوجّه البحث.

3.2. صياغة الإشكالية والتمثلات: خطاطة التوجيهات التربوية

تصف التوجيهات التربوية لمادة علوم الحياة والأرض تسلسلًا يربط التمثل بصياغة المشكل والصراع المعرفي:

  1. يشتغل تمثل المتعلم بوصفه نظامًا تفسيريًا: يربط بين العناصر ربطًا منطقيًا، ويتيح التنبؤ بما ينبغي أن يحدث في وضعيات مختلفة، بما فيها وضعيات جديدة.
  2. تسمح هذه القدرة على التنبؤ بـصياغة مشكل وعرضه على الواقع (ملاحظة مباشرة، تجربة، وثائق).
  3. إذا لم يتأكد التنبؤ، يتزعزع التمثل: إنه الصراع المعرفي (أو السوسيو-معرفي إذا تعارض نظامان تفسيريان بين المتعلمين).
  4. يبحث القسم حينئذ عن نظام تفسيري آخر؛ وحين يتعارض تفسيران، يُصاغ مشكل قابل للحسم بينهما (تجريب، ملاحظة، بحث عن وثائق).
  5. يتبيّن أن أحد التفسيرين أكثر تطابقًا مع الوقائع الملاحَظة: فـيُختار ويُحلّ الصراع.
صورة 1 — قيد الإعداد
وصف الوثيقة

خطاطة ديداكتيكية على شكل مخطط انسيابي، رسم مسطح (flat vector) بألوان هادئة. من الأعلى إلى الأسفل، إطارات مرتبطة بأسهم: «التمثل (نظام تفسيري)» ← «صياغة المشكل: التنبؤ» ← «المجابهة مع الواقع (ملاحظة، تجربة، وثائق)» ← معيّن قرار «هل تأكد التنبؤ؟». فرع «نعم» نحو إطار أخضر فاتح «تمثل مُعزَّز». فرع «لا» نحو إطار برتقالي فاتح «صراع معرفي / سوسيو-معرفي: زعزعة التمثل» ← «البحث عن نظام تفسيري آخر» ← «تفسيران متنافسان» ← «مشكل يسمح بالحسم بينهما» ← «اختيار التفسير الأكثر تطابقًا مع الوقائع» ← «حل الصراع». سهم راجع متقطع يربط «حل الصراع» بإطار جانبي «مشكل جديد محتمل». خلفية بيضاء، تسميات بخط عربي واضح، وضوح تام.

4. النماذج النظرية لحل المشكل

4.1. ديوي: التفكير التأملي

بالنسبة لجون ديوي، ينشأ التفكير التأملي (pensée réflexive) من صعوبة محسوسة ويتقدم عبر مراحل: الإحساس بالصعوبة، ثم تحديدها وتعريفها، ثم تصوّر حلول ممكنة، ثم استنباط نتائجها بالاستدلال، وأخيرًا التحقق منها بالملاحظة أو التجربة. ونتعرّف هنا على الأصل الذي انبثقت منه النهوج العلمية المدرسية.

4.2. بوليا: أربع مراحل

صاغ جورج بوليا نموذجه بخصوص مسائل الرياضيات، ثم صار مرجعًا عامًا:

  1. فهم المشكل (المعطيات، المجهول، الشروط)؛
  2. تصوّر خطة؛
  3. تنفيذ الخطة؛
  4. العودة إلى الحل (التحقق، فحص النهج).

4.3. نيويل وسايمون: معالجة المعلومات

في المقاربة المعرفية (cognitiviste) لألن نيويل وهربرت سايمون، يعني حل المشكل البحث عن مسار داخل فضاء المشكل (espace-problème) يقود من الحالة الأولية إلى الحالة النهائية، بواسطة عوامل إجرائية (opérateurs: أفعال مسموح بها). ويستعمل الشخص:

  • الخوارزميات (algorithmes): إجراءات تضمن الحل إذا اتُّبعت (لكنها طويلة غالبًا)؛
  • الاستكشافيات (heuristiques): استراتيجيات اقتصادية لكنها غير مضمونة، مثل تحليل الوسائل والغايات (analyse moyens-fins): تقليص الفجوة بين الحالة الراهنة والهدف خطوة خطوة، بتحديد أهداف فرعية.

4.4. الفكرة المشتركة

رغم اختلافاتها، تلتقي هذه النماذج في ثلاث نقاط:

النقطة المشتركة النتيجة بالنسبة للتدريس
تمثل المشكل يحدّد كل ما يليه تخصيص وقت لفهم المشكل وصياغته
الحل سلسلة اختيارات لا تطبيق ترك المتعلم يخطط ويجرّب
العودة إلى النهج جزء من الحل التخطيط للتحقق والتبرير والتأمل في الاستراتيجية

5. السيرورات المعبَّأة أثناء الحل

5.1. السيرورات المعرفية

  • بناء تمثل للمشكل: فهم التعليمة، وتحديد المعطيات المفيدة والهدف؛
  • تنشيط المعارف الملائمة: تحديد الحقل المفاهيمي الذي يرتبط به المشكل؛
  • انتقاء المعلومات وتنظيمها: فرز الأساسي عن الثانوي، والربط بين المعطيات؛
  • الاستدلال: الاستنباط، المقارنة، إقامة علاقات السبب بالنتيجة؛
  • بناء جواب متماسك مع المشكل المطروح والتواصل به.

5.2. السيرورات ما وراء المعرفية

تتدخل ما وراء المعرفة (métacognition)، أي معرفة الشخص بنشاطه المعرفي ومراقبته له، طوال الحل: التخطيط (ماذا عليّ أن أفعل؟)، والمراقبة (هل أنا على الطريق الصحيح؟)، والتعديل (هل عليّ تغيير الاستراتيجية؟)، والتقييم (هل يجيب جوابي عن المشكل؟). وغالبًا ما لا يتميز المتعلمون المتعثرون بنقص معارفهم بقدر ما يتميزون بغياب هذه المراقبة.

6. موقع حل المشكل ضمن نهوج علوم الحياة والأرض

حل المشكل هو المحرّك الذهني المشترك للنهوج المدرَّسة في علوم الحياة والأرض:

  • في نهج التقصي، يقابل العمل المنجز من صياغة الإشكالية إلى إتمام حل المشكل؛
  • في النهج التجريبي، تكون التجربة الوسيلة المختارة للحسم بين الفرضيات؛
  • في التقويم في علوم الحياة والأرض، يضع جزء «الاستدلال العلمي» المتعلمَ في وضعية حل مشكل انطلاقًا من وثائق.

وهو أيضًا في صميم المقاربة بالكفايات: إذ تتجلى الكفاية في القدرة على تعبئة موارد لـحل فئة من الوضعيات المسائل.

7. أخطاء شائعة وفخاخ الامتحان

الخطأ التصويب
المشكل مهمة صعبة المشكل مهمة لا يتوفر فيها المتعلم على إجراء جاهز
الوضعية المسألة = حل المشكل الأولى ترتيب يصممه المدرّس؛ والثاني سيرورة المتعلم
صياغة الإشكالية = طرح سؤال هي بناء المشكل: تحديد الوقائع، ووضعها في توتر مع التفسيرات، واستخلاص شروط الحل
التمثل عائق يجب محوه قبل التعلم هو منطلق المشكل؛ وبمجابهته مع الواقع يتطور
ينتهي الحل بالحصول على جواب العودة إلى النهج والتحقق جزء منه

8. خلاصة

  • المشكل فجوة بين وضعية أولية وهدف، لا يستطيع الشخص سدّها دون نشاط بحث؛ ويتميز عن التمرين بغياب إجراء متاح.
  • المشكل العلمي (موضوع) والوضعية المسألة (ترتيب) ونهج حل المشكل (سيرورة) ثلاثة مفاهيم متمايزة.
  • صياغة الإشكالية هي بناء المشكل؛ وفي علوم الحياة والأرض ينشأ المشكل من الفجوة بين ما يتنبأ به التمثل وما تُظهره الوقائع، وهي فجوة تُحدث الصراع المعرفي.
  • تتفق نماذج ديوي وبوليا ونيويل وسايمون على الدور الحاسم لتمثل المشكل، وعلى الحل باعتباره سلسلة اختيارات، وعلى أهمية العودة التأملية.
  • يعبّئ الحل سيرورات معرفية (الفهم، التنشيط، الانتقاء، التنظيم، الاستدلال، التواصل) وما وراء معرفية (التخطيط، المراقبة، التعديل، التقييم).

الدرس الموالي

نهج حل المشكل: الأجرأة في علوم الحياة والأرض — يترجم الدرس 34 هذه المرجعيات إلى ممارسة صفية: مراحل حل وضعية مسألة، وصياغة التعليمات، ودور المدرّس، والتقويم.

La démarche de résolution de problème : repères théoriques

Objectifs de la leçon

À la fin de cette leçon, vous devez être capable de :

  • définir un problème et distinguer un problème d'un exercice ;
  • distinguer problème scientifique, situation-problème et démarche de résolution de problème ;
  • expliquer ce que signifie « problématiser » en SVT ;
  • présenter les principaux modèles théoriques de la résolution de problème (Dewey, Polya, Newell et Simon) et leur idée commune ;
  • décrire les processus cognitifs et métacognitifs mobilisés pendant la résolution ;
  • expliquer, à partir des orientations pédagogiques, le lien entre représentation, formulation du problème et conflit cognitif.

1. Qu'est-ce qu'un problème ?

Trois composantes sont donc toujours présentes : un état initial (les données), un état final (le but) et un obstacle entre les deux. Un problème est relatif au sujet : ce qui est un problème pour un apprenant de collège peut n'être qu'un exercice pour un enseignant.

1.1. Problème ou exercice ?

Critère Exercice Problème
Procédure de résolution Connue, il suffit de l'appliquer Inconnue, elle est à construire
Activité cognitive dominante Application, reproduction Recherche, raisonnement, choix
Erreur Signe d'une procédure mal appliquée Étape normale de la recherche
Fonction didactique Entraîner, consolider Construire un savoir, développer une compétence

1.2. Problèmes bien définis et mal définis

  • Problème bien défini : données, but et opérations permises sont clairement spécifiés (une seule bonne réponse attendue). Exemple : interpréter les résultats d'un croisement à l'aide d'un échiquier.
  • Problème mal défini (ou ouvert) : le but ou les moyens ne sont pas entièrement spécifiés ; plusieurs démarches et parfois plusieurs réponses sont acceptables. Exemple : proposer des mesures pour limiter l'érosion des sols d'une région.

La plupart des problèmes scientifiques réels sont au départ mal définis : leur résolution commence par un travail de définition du problème lui-même.

2. Trois notions à ne pas confondre

Notion Ce que c'est Plan
Problème scientifique Une question explicative sur un phénomène, à laquelle on ne peut répondre sans recherche L'objet
Situation-problème Un dispositif didactique construit par l'enseignant autour d'un obstacle, pour que l'apprenant apprenne en le franchissant Le dispositif
Démarche de résolution de problème Le processus par lequel l'apprenant traite le problème jusqu'à une réponse cohérente Le processus

3. Problématiser en SVT

3.1. La problématisation, cœur de la démarche

Problématiser, c'est construire le problème : passer d'une question ou d'une situation vague à un problème formulé, dont on a identifié ce qui fait difficulté et ce qu'une explication devra respecter. C'est souvent l'étape la plus formatrice : un problème bien posé est à moitié résolu.

En SVT, problématiser revient à :

  • identifier les faits à expliquer (ce que l'on observe, ce qui surprend) ;
  • mettre en tension ces faits avec les explications disponibles (les représentations des apprenants, les savoirs antérieurs) ;
  • dégager les conditions qu'une explication valable devra satisfaire ;
  • formuler une question précise qui oriente la recherche.

3.2. Problématisation et représentations : le schéma des orientations pédagogiques

Les orientations pédagogiques des SVT décrivent un enchaînement qui relie la représentation, la formulation du problème et le conflit cognitif :

  1. La représentation de l'apprenant fonctionne comme un système explicatif : elle relie des éléments de façon logique et permet de prévoir ce qui devrait se passer dans des situations, y compris nouvelles.
  2. Cette capacité de prévision permet de formuler un problème et de le soumettre au réel (observation directe, expérience, documents).
  3. Si la prévision n'est pas confirmée, la représentation est déstabilisée : c'est le conflit cognitif (ou sociocognitif si deux systèmes explicatifs s'opposent entre apprenants).
  4. La classe cherche alors un autre système explicatif ; lorsque deux explications s'opposent, on formule un problème susceptible de les départager (expérience, observation, recherche de documents).
  5. L'une des explications s'avère plus conforme aux faits observés : elle est retenue et le conflit est résolu.
Image 1 — en préparation
Description

Schéma didactique en organigramme, illustration vectorielle plate, couleurs sobres. De haut en bas, des encadrés reliés par des flèches : « Représentation (système explicatif) » → « Formulation du problème : prévision » → « Confrontation au réel (observation, expérience, documents) » → losange de décision « Prévision confirmée ? ». Branche « Oui » vers un encadré vert pâle « Représentation consolidée ». Branche « Non » vers un encadré orange pâle « Conflit cognitif / sociocognitif : déstabilisation de la représentation » → « Recherche d'un autre système explicatif » → « Deux explications en concurrence » → « Problème permettant de les départager » → « Choix de l'explication la plus conforme aux faits » → « Résolution du conflit ». Une flèche de retour en pointillés relie « Résolution du conflit » à un encadré latéral « Nouveau problème possible ». Fond blanc, annotations en français, lisibilité maximale.

4. Les modèles théoriques de la résolution de problème

4.1. Dewey : la pensée réflexive

Pour John Dewey, la pensée réflexive naît d'une difficulté ressentie et progresse par étapes : sentir la difficulté, la délimiter et la définir, envisager des solutions possibles, en développer les conséquences par le raisonnement, puis les vérifier par l'observation ou l'expérience. On y reconnaît la matrice des démarches scientifiques scolaires.

4.2. Polya : quatre phases

Formulé à propos des problèmes de mathématiques, le modèle de George Polya est devenu une référence générale :

  1. Comprendre le problème (données, inconnue, conditions) ;
  2. Concevoir un plan ;
  3. Exécuter le plan ;
  4. Revenir sur la solution (vérifier, examiner la démarche).

4.3. Newell et Simon : le traitement de l'information

Dans l'approche cognitiviste d'Allen Newell et Herbert Simon, résoudre un problème consiste à chercher un chemin dans un espace-problème allant de l'état initial à l'état final, à l'aide d'opérateurs (actions permises). Le sujet emploie :

  • des algorithmes : procédures qui garantissent la solution si on les suit (mais souvent longues) ;
  • des heuristiques : stratégies économiques mais non garanties, comme l'analyse moyens-fins (réduire pas à pas l'écart entre l'état actuel et le but, en fixant des sous-buts).

4.4. L'idée commune

Malgré leurs différences, ces modèles convergent sur trois points :

Point commun Conséquence pour l'enseignement
La représentation du problème conditionne toute la suite Consacrer du temps à la compréhension et à la formulation du problème
La résolution est une suite de choix, pas une application Laisser l'apprenant planifier et essayer
Le retour sur la démarche fait partie de la résolution Prévoir vérification, justification, réflexion sur la stratégie

5. Les processus mobilisés pendant la résolution

5.1. Processus cognitifs

  • Construire une représentation du problème : comprendre la consigne, identifier les données utiles et le but ;
  • Activer les connaissances pertinentes : délimiter le champ conceptuel auquel le problème se rattache ;
  • Sélectionner et organiser l'information : trier l'essentiel de l'accessoire, mettre en relation les données ;
  • Raisonner : déduire, comparer, établir des relations de cause à effet ;
  • Élaborer et communiquer une réponse cohérente avec le problème posé.

5.2. Processus métacognitifs

La métacognition (connaissance et contrôle de sa propre activité cognitive) intervient tout au long de la résolution : planifier (que dois-je faire ?), contrôler (suis-je sur la bonne voie ?), réguler (dois-je changer de stratégie ?), évaluer (ma réponse répond-elle au problème ?). Les apprenants en difficulté se distinguent souvent moins par leurs connaissances que par l'absence de ce contrôle.

6. Place de la résolution de problème dans les démarches de SVT

La résolution de problème est le moteur intellectuel commun des démarches enseignées en SVT :

  • dans la démarche d'investigation, elle correspond au travail mené de la problématisation à la finalisation de la résolution du problème ;
  • dans la démarche expérimentale, l'expérience est le moyen choisi pour départager les hypothèses ;
  • dans l'évaluation en SVT, la partie « raisonnement scientifique » place l'apprenant en situation de résoudre un problème à partir de documents.

Elle est aussi au cœur de l'approche par compétences : une compétence se manifeste par la capacité à mobiliser des ressources pour résoudre une famille de situations-problèmes.

7. Erreurs fréquentes et pièges d'examen

Erreur Correction
Un problème est une tâche difficile Un problème est une tâche pour laquelle l'apprenant ne dispose pas de procédure toute prête
Situation-problème = résolution de problème La première est un dispositif conçu par l'enseignant ; la seconde est le processus de l'apprenant
Problématiser = poser une question C'est construire le problème : identifier les faits, les mettre en tension avec les explications, dégager les conditions d'une solution
La représentation est un obstacle à effacer avant d'apprendre Elle est le point de départ du problème ; c'est en la confrontant au réel qu'on la fait évoluer
La résolution s'arrête quand on a une réponse Le retour sur la démarche et la vérification en font partie

8. Bilan

  • Un problème est l'écart entre une situation initiale et un but, que le sujet ne peut combler sans activité de recherche ; il se distingue de l'exercice par l'absence de procédure disponible.
  • Problème scientifique (objet), situation-problème (dispositif) et démarche de résolution de problème (processus) sont trois notions distinctes.
  • Problématiser, c'est construire le problème ; en SVT, il naît de l'écart entre ce que prévoit la représentation et ce que montrent les faits, écart qui provoque le conflit cognitif.
  • Les modèles de Dewey, Polya et Newell et Simon s'accordent sur le rôle décisif de la représentation du problème, sur la résolution comme suite de choix et sur l'importance du retour réflexif.
  • La résolution mobilise des processus cognitifs (comprendre, activer, sélectionner, organiser, raisonner, communiquer) et métacognitifs (planifier, contrôler, réguler, évaluer).

Leçon suivante

La démarche de résolution de problème : mise en œuvre en SVT — la leçon 34 traduit ces repères en pratique de classe : étapes de résolution d'une situation-problème, conception des consignes, rôle de l'enseignant et évaluation.