Comment atteignons-nous nos objectifs quand la solution n'est pas immédiatement évidente ? Quels blocages mentaux peuvent nous entraver, et comment pouvons-nous exploiter nos connaissances antérieures pour résoudre des problèmes nouveaux ?
La définition la plus fondamentale d'un problème est toute situation donnée qui diffère d'un objectif désiré. Cette définition est très utile pour discuter de la résolution de problèmes en termes d'adaptation évolutive, car elle nous permet de comprendre chaque aspect de la vie humaine ou animale comme un problème.
Cela inclut des questions comme : trouver de la nourriture pendant les hivers rigoureux, se souvenir où vous avez laissé vos provisions, prendre des décisions sur quelle direction prendre, apprendre, répéter et varier toutes sortes de mouvements complexes, etc. Bien que tous ces problèmes aient été d'une importance cruciale pendant le processus évolutif humain, ils ne sont en aucun cas résolus exclusivement par les humains.
Imaginez que vous vouliez boire une gorgée de café dans une tasse à côté de votre main droite. Vous n'avez même pas besoin de réfléchir à comment le faire. Ce n'est pas parce que la situation elle-même est triviale — un robot capable de reconnaître la tasse, de décider si elle est pleine, puis de la saisir et de la porter à votre bouche serait une machine très complexe — mais parce que dans le contexte de toutes les situations possibles, c'est si trivial que ce n'est plus un problème dont notre conscience doit se préoccuper.
Les problèmes non-triviaux et abstraits peuvent être divisés en deux groupes : les problèmes bien définis et les problèmes mal définis.
Pour de nombreux problèmes abstraits, il est possible de trouver une solution algorithmique. Nous appelons les problèmes « bien définis » s'ils peuvent être correctement formalisés.
Caractéristiques :
Bien que de nombreux problèmes puissent être correctement formalisés, il en existe d'autres où ce n'est pas le cas. De bons exemples sont toutes sortes de tâches impliquant la créativité.
Exemple :
Formaliser un problème tel que « Peignez un beau tableau » peut être impossible. Pourtant, c'est un problème que la plupart des gens seraient capables d'aborder d'une manière ou d'une autre, même si le résultat peut être totalement différent d'une personne à l'autre.
La frontière entre problèmes bien définis et mal définis n'est pas toujours nette : les problèmes mal définis impliquent souvent des sous-problèmes qui peuvent être parfaitement bien définis. D'un autre côté, de nombreux problèmes quotidiens qui semblent être complètement bien définis impliquent — lorsqu'on les examine en détail — une grande quantité de créativité et d'ambiguïté.
Considérez la tâche assez mal définie d'écrire une dissertation sur quelque chose que vous avez lu en classe : vous ne pourrez pas accomplir cette tâche sans d'abord comprendre le texte sur lequel vous devez écrire. Cette étape est le premier sous-objectif que vous devez résoudre. Dans cet exemple, un problème mal défini implique un sous-problème bien défini.
| Aspect | Problème Bien Défini | Problème Mal Défini |
|---|---|---|
| État initial | Clairement spécifié | Vague ou ambigu |
| État final | Objectif précis et mesurable | Subjectif et variable |
| Opérateurs | Ensemble fini et défini | Illimités et créatifs |
| Solution | Peut être algorithmique | Requiert de la créativité |
| Exemples | Échecs, équations, Sudoku | Art, design, stratégie |
Une approche dominante de la résolution de problèmes provient des psychologues de la Gestalt dans les années 1920. Leur compréhension de la résolution de problèmes met l'accent sur le comportement dans des situations nécessitant des moyens relativement nouveaux pour atteindre des objectifs, et suggère que la résolution de problèmes implique un processus appelé restructuration.
De manière générale, les représentations de problèmes sont des modèles de la situation telle qu'elle est vécue par le résolveur. Représenter un problème signifie l'analyser et le diviser en composantes séparées, incluant : objets, prédicats, espace d'états, opérateurs et critères de sélection.
Une représentation maintenue en mémoire, qui doit être récupérée par des processus cognitifs.
Existe dans l'environnement, comme des objets physiques ou des symboles dont l'information peut être captée et traitée par le système perceptuel.
Deux garçons d'âges différents jouent au badminton. Le plus âgé est un joueur plus habile, et donc le résultat des matchs entre les deux devient prévisible. Après des défaites répétées, le plus jeune perd finalement tout intérêt à jouer. Le plus âgé fait maintenant face à un problème : il n'a plus personne avec qui jouer.
Les options habituelles, selon Wertheimer (1945), vont de « offrir des bonbons » et « jouer à un autre jeu » à « ne pas jouer à pleine capacité » et « faire honte au plus jeune pour qu'il joue ». Toutes ces stratégies visent à faire rester le plus jeune garçon.
La solution créative : Le garçon plus âgé propose qu'ils essaient de garder le volant en l'air aussi longtemps que possible. Ainsi, ils passent d'un jeu de compétition à un jeu de coopération. La proposition est acceptée avec joie et le jeu reprend !
Clé : Le garçon plus âgé a restructuré le problème, ayant découvert que son attitude envers le jeu rendait difficile de garder le plus jeune en train de jouer.
Il existe deux façons très différentes d'aborder une situation orientée vers un objectif :
Un organisme reproduit facilement la réponse au problème donné à partir de l'expérience passée.
Requiert quelque chose de nouveau et différent pour atteindre l'objectif — l'apprentissage antérieur est de peu d'aide ici. Cette pensée implique parfois l'insight.
Les psychologues de la Gestalt affirment que les problèmes d'insight constituent une catégorie de problèmes à part entière. Pour montrer que la résolution de problèmes d'insight implique la restructuration, les psychologues ont créé un certain nombre de problèmes qui sont plus difficiles à résoudre pour les participants ayant des expériences antérieures, car il leur est plus difficile de changer la représentation de la situation donnée.
Pour les problèmes non-insight, c'est l'opposé. Résoudre des problèmes arithmétiques, par exemple, nécessite des schémas à travers lesquels on peut arriver à la solution étape par étape. L'expérience antérieure est alors un avantage.
On vous donne quatre morceaux de chaîne, chacun composé de trois maillons. La tâche est de les relier tous en une boucle fermée. Ouvrir un maillon coûte 2 centimes, et fermer un maillon coûte 3 centimes. Vous avez 15 centimes à dépenser. Que devez-vous faire ?
💡 Indice : La solution nécessite de restructurer votre représentation du problème. Au lieu de penser à connecter les chaînes bout à bout, pensez à utiliser une chaîne entière comme source de maillons individuels...
Solution : Ouvrez les trois maillons d'une chaîne (3 × 2 = 6 centimes), puis utilisez ces trois maillons pour connecter les trois chaînes restantes en une boucle (3 × 3 = 9 centimes). Total : 15 centimes !
Parfois, l'expérience ou la familiarité antérieure peut même rendre la résolution de problèmes plus difficile. C'est le cas chaque fois que les directions habituelles font obstacle à la découverte de nouvelles directions — un effet appelé fixation.
La fixité fonctionnelle concerne la résolution de problèmes d'utilisation d'objets. L'idée de base est que lorsque la fonction habituelle d'un objet est soulignée, il sera beaucoup plus difficile pour une personne d'utiliser cet objet d'une manière nouvelle.
Imaginez qu'on vous donne une boîte d'allumettes, une boîte de punaises et une bougie. Sur le mur de la pièce, il y a un panneau en liège. Votre tâche est de fixer la bougie au panneau de manière à ce qu'aucune cire ne tombe sur le sol lorsque la bougie est allumée.
Solution : La boîte doit être reconnue comme un support plutôt que comme un contenant — punaisez la boîte au mur, et placez la bougie debout dans la boîte. La boîte recueillera la cire qui tombe !
Vous êtes laissé dans une pièce avec une paire de pinces et vous devez attacher ensemble deux cordes suspendues au plafond. Le problème est que vous ne pouvez jamais atteindre les deux cordes en même temps car elles sont trop éloignées l'une de l'autre.
Solution : Vous devez reconnaître que vous pouvez utiliser les pinces dans une fonction nouvelle : comme poids pour un pendule. Attachez-les à une des cordes, poussez-la, tenez l'autre corde et attendez que la première balance vers vous !
La fixité fonctionnelle illustre un set mental : la tendance d'une personne à répondre à une tâche donnée d'une manière basée sur l'expérience passée. Parce que nous associons un objet à une fonction particulière, nous avons du mal à penser à une utilisation alternative.
On dit aux gens que sur un lac, la surface couverte par les nénuphars double toutes les 24 heures et qu'il faut 60 jours pour couvrir tout le lac. Puis on leur demande combien de jours il faut pour couvrir la moitié du lac.
Réponse typique : « 30 jours »
Réponse correcte : 59 jours !
Ces mauvaises solutions sont dues à une interprétation ou représentation inexacte du problème. Cela peut arriver à cause d'un manque d'attention (lecture rapide et superficielle du problème et/ou faible surveillance de leurs efforts pour arriver à une solution).
Ces chercheurs ont investigué deux possibilités en donnant aux participants un feedback d'erreur. Le feedback d'erreur n'a mené à des réponses correctes que dans environ un tiers des cas. Les auteurs ont conclu que seulement environ un tiers des mauvaises réponses étaient dues à un monitoring inadéquat. Dans les autres cas, les gens étaient véritablement fixés sur leur représentation incorrecte — être informé que la réponse est fausse ne les aide pas.
Imaginez qu'on vous donne trois cruches de capacités différentes et qu'on vous demande de mesurer une quantité d'eau requise.
Cas 1 : Cruches de 127, 21 et 3 tasses. Objectif : 100 tasses.
Cas 2 : Cruches de 39, 15 et 3 tasses. Objectif : 18 tasses.
Les participants qui ont fait la tâche des 100 tasses en premier choisissent une méthode compliquée pour la deuxième tâche. Ceux qui n'ont pas connu la tâche complexe résolvent le cas des 18 tasses simplement en additionnant 15 + 3 !
Cette fixation sur l'expérience antérieure de résolution de problèmes est aussi connue sous le nom d'effet Einstellung.
Lorsqu'on essaie de résoudre un problème mal défini avec de nombreuses solutions possibles, les gens trouvent souvent utile de regarder des exemples de solutions. Cependant, la provision d'exemples n'est pas toujours une bonne chose pour promouvoir la pensée créative, car les exemples peuvent être une source de fixation mentale.
On a demandé aux participants de dessiner des images de créatures extraterrestres. Certains participants ont reçu des exemples (qui avaient des caractéristiques communes : quatre pattes, antennes, queue), d'autres non.
Résultat : Les participants étaient plus susceptibles d'inclure les caractéristiques partagées des exemples dans leurs dessins, démontrant la fixation.
Cet effet a persisté — et même augmenté ! — quand on a demandé aux participants d'être aussi différents que possible des exemples. Cependant, des travaux récents (George & Wiley, 2020) ont montré que parfois, les gens peuvent générer des idées plus créatives quand on leur donne des exemples communs et qu'on leur dit de les éviter.
Clairement, la fixation mentale pose un défi pour résoudre des problèmes et penser à des idées créatives. Pourtant, nous sommes capables d'accomplir ces tâches (bien qu'avec quelques difficultés). Alors, comment parvenons-nous à surmonter la fixation mentale et à trouver des solutions ?
Une stratégie pour surmonter la fixation mentale est assez simple : faites une pause de ce sur quoi vous travaillez et faites autre chose pendant un moment !
Le phénomène selon lequel nous sommes plus susceptibles de trouver une solution lorsque nous prenons une pause entre les tentatives de résolution plutôt que lorsque nous travaillons continuellement sur un problème s'appelle l'incubation.
Selon cette théorie, les tentatives de résoudre des problèmes entraînent la génération d'une fixation mentale sur des informations inutiles qui entravent le progrès. Cependant, faire une pause vous sort de cet espace mental, et parfois même dans un nouvel espace physique aussi ! Le passage du temps, ainsi que ce changement de contexte mental et physique, permet d'oublier ces informations inutiles, de sorte que les résolveurs de problèmes sont plus capables d'accéder à de nouvelles informations et de les appliquer au problème en question.
Souvent, ce travail se fait inconsciemment, ce qui peut aboutir à ce que les solutions viennent à l'esprit d'un coup, entièrement formées, dans ce qu'on a appelé un moment « Aha ! » — une expérience d'insight (Kounios & Beeman, 2009).
Un type spécial de restructuration est la résolution de problèmes par analogie. Ici, pour trouver une solution à un problème (le problème cible), une solution analogue à un autre problème (le problème source) est présentée.
En tant que médecin, vous devez traiter un patient avec une tumeur maligne, inopérable, enfouie profondément dans le corps. Il existe un type spécial de rayon qui est inoffensif à faible intensité, mais à une intensité suffisamment élevée, il est capable de détruire la tumeur. À une telle intensité élevée, cependant, le rayon détruira également les tissus sains qu'il traverse en chemin vers la tumeur. Que peut-on faire pour détruire la tumeur tout en préservant les tissus sains ?
Un général voulait capturer la forteresse de son ennemi. Il rassembla une grande armée pour lancer une attaque directe à grande échelle, mais apprit ensuite que toutes les routes menant directement à la forteresse étaient bloquées par des mines terrestres. Ces blocages étaient conçus de telle sorte qu'il était possible pour de petits groupes de passer en toute sécurité, mais un grand groupe déclencherait les mines.
Le plan du général : Il divisa ses troupes en plusieurs petits groupes et ordonna à chacun de marcher sur une route différente, chronométrés de telle sorte que toute l'armée se réunirait exactement en atteignant la forteresse et pourrait frapper à pleine force.
Gick et Holyoak ont conclu que la résolution de problèmes par analogie nécessite :
Reconnaître qu'une connexion analogique existe entre le problème cible et le problème source.
Faire correspondre les parties correspondantes des deux problèmes l'une avec l'autre (forteresse → tumeur, armée → rayon, etc.).
Une raison pour laquelle les gens peuvent échouer à résoudre un problème par analogie est que nous avons tendance à prêter attention aux caractéristiques de surface des problèmes (par exemple, le problème de la tumeur est un problème médical, et le problème de la forteresse est un problème militaire).
Cependant, la résolution par analogie nécessite de faire des connexions basées sur les caractéristiques structurelles des problèmes (par exemple, les deux problèmes impliquent une grande force qui est trop dangereuse quand elle est appliquée depuis une seule direction, donc plusieurs forces plus petites doivent converger simultanément à la place).
Le concept abstrait qui relie le problème cible au problème source s'appelle le schéma de problème. Gick & Holyoak (1983) ont étudié comment réaliser l'induction de schéma, c'est-à-dire la création d'un schéma de résolution de problèmes utile qui peut être appliqué d'un problème source à un problème cible.
L'expérience a montré que pour résoudre le problème cible, lire deux histoires avec des problèmes analogiques est plus utile que lire seulement une histoire. Cette preuve suggère que l'induction de schéma peut être réalisée en exposant les gens à plusieurs problèmes avec le même schéma de problème.
Afin de résoudre des problèmes — en particulier des problèmes mal définis — les humains doivent penser de manière créative et s'étendre au-delà des limites de ce qu'ils ont accompli auparavant. Vous avez peut-être entendu l'expression « penser en dehors de la boîte » (« thinking outside the box ») en rapport avec la créativité.
Les participants reçoivent un tableau de neuf points et doivent connecter tous les 9 points avec quatre lignes, sans lever leur instrument d'écriture.
Solution : La seule façon de résoudre ce problème est de littéralement aller « en dehors de la boîte » en traçant des lignes qui s'étendent au-delà des limites de la boîte que créent les points !
La créativité peut être étudiée de nombreuses façons différentes — de l'aspect personnel (quels traits sont associés aux personnes plus créatives ?), à l'aspect sociétal (qu'est-ce qui fait que quelque chose est largement reconnu comme créatif ?), à l'aspect cognitif (comment notre système cognitif est-il structuré pour que nous soyons capables de penser de manière créative ?).
Cette approche suppose que tous les humains sont capables de pensée créative ; ce n'est pas quelque chose de spécial que seuls certains humains ont et d'autres non. En effet, l'approche de la cognition créative affirme que le système cognitif humain — avec toutes ses forces et ses défauts — est construit pour faciliter notre capacité à penser de manière créative.
Dans un article classique, Schacter (1999) a soutenu que les défauts du système de mémoire humain — les problèmes quotidiens comme oublier des noms, mal se souvenir où nous avons rencontré une information, et l'échec à accéder à des informations que nous savons avoir stockées en mémoire — sont en fait des sous-produits d'un système adaptatif.
Ditta & Storm (2018) ont poussé cet argument plus loin, arguant que ces défauts du système de mémoire soutiennent également la pensée créative. Par exemple, perdre l'accès à l'information, comme quand nous oublions, nous aide à surmonter la tendance à reproduire des solutions banales aux problèmes qui ne seraient pas créatives ou utiles. Mal se souvenir de l'information — comme quand les musiciens attribuent par erreur une mélodie comme produit de leur propre esprit plutôt que d'une autre chanson entendue dans le passé — est probablement un sous-produit de notre système de mémoire nous aidant à prendre de vieilles informations hors de leur contexte, et à les transférer et appliquer à un nouveau contexte. Bien sûr, parfois ces erreurs de mémoire nous causent des problèmes (comme avec l'exemple du musicien — cela s'appelle la cryptomnésie et c'est un exemple de plagiat accidentel !).
Ces « péchés » pourraient en fait refléter les avantages d'un système cognitif flexible :
Le terme créativité peut signifier beaucoup de choses pour différentes personnes. Ainsi, quand les chercheurs étudient la créativité, ils doivent définir opérationnellement le terme. Bien que les chercheurs ne soient pas d'accord sur la meilleure façon de définir la créativité, la plupart conviennent que pour que quelque chose soit créatif, cela doit être à la fois nouveau et approprié pour la situation (Runco & Jaeger, 2012). Certains chercheurs incluent également des caractéristiques supplémentaires dans leurs définitions de la créativité ; par exemple, une idée instillant un élément de « surprise » comme nécessaire pour qu'elle soit qualifiée de créative (Simonton, 2018).
Une idée doit être nouvelle (au moins pour l'individu qui la pense, sinon pour la société dans son ensemble) pour être considérée comme créative, car reproduire ce qui a été fait avant n'est généralement pas quelque chose que la plupart des gens appelleraient créatif.
L'« appropriation » fait référence au besoin que l'idée « ait du sens » dans le contexte du problème. Par exemple, pour le problème des neuf points, une solution créative doit impliquer de tracer des lignes ; plier le papier pour faire se toucher plusieurs points ne serait pas une solution appropriée.
La pensée créative est parfois définie comme consistant à la fois en une pensée divergente et convergente.
Quand l'objectif est d'explorer un espace d'idées et de générer autant d'idées différentes que possible.
Mesure : Tâche des Utilisations Alternatives
Les participants reçoivent des objets ménagers courants et doivent générer autant d'utilisations que possible pour ces objets. Ces idées sont ensuite évaluées sur plusieurs dimensions, notamment l'originalité et la fluidité (c'est-à-dire combien d'idées ils ont pu générer).
Quand l'objectif est d'unir de nombreux concepts différents en une seule idée ou en un plus petit sous-ensemble d'idées.
Mesure : Tâche des Associations Distantes (RAT)
Exemple : SAGE-TRAVAIL-TOUR → Solution : HORLOGE (sage = vieux, travail = heures, tour = clocher)
Des recherches intéressantes démontrent que les idées les plus créatives viennent plus tard pendant la période de génération d'idées, peut-être après que les idées plus communes qui viennent immédiatement à l'esprit aient été épuisées (George & Wiley, 2020).
Un expert est quelqu'un qui consacre de grandes quantités de son temps et de son énergie à un domaine d'intérêt spécifique dans lequel il atteint, par conséquent, un certain niveau de maîtrise. Il ne devrait pas être surprenant que les experts aient tendance à être meilleurs pour résoudre des problèmes dans leur domaine que les novices (c'est-à-dire les débutants ou les personnes moins bien formées).
Important : L'expertise est spécifique au domaine : pour les problèmes hors de leur domaine d'expertise, leur performance ne diffère souvent pas de celle des novices.
Cette expérience a examiné comment experts et novices peuvent reproduire des positions de pièces d'échecs sur des échiquiers après une brève présentation.
Résultats :
Conclusion : La performance supérieure sur les positions de jeu réelles était due à la capacité de reconnaître des schémas familiers. Un expert aux échecs a jusqu'à 50 000 schémas stockés en mémoire. En comparaison, un bon joueur pourrait connaître environ 1 000 schémas et un novice seulement quelques-uns.
Ce n'est pas seulement la quantité de connaissances qui rend un expert plus performant. Les experts organisent également leurs connaissances différemment des novices.
Les expérimentateurs ont pris un ensemble de 24 problèmes de physique et les ont présentés à un groupe de professeurs de physique ainsi qu'à un groupe d'étudiants avec seulement un semestre de physique. La tâche était de regrouper les problèmes selon leurs similarités.
| Groupe | Critères de regroupement |
|---|---|
| Étudiants (novices) | Structure de surface : similarités des objets utilisés dans le problème, comme les croquis illustrant le problème |
| Professeurs (experts) | Structure profonde : les principes physiques généraux qui sous-tendent les problèmes |
En reconnaissant la structure réelle d'un problème, les experts sont capables de connecter la tâche donnée aux connaissances pertinentes qu'ils ont déjà.
Les experts passent souvent plus de temps à analyser un problème avant d'essayer de le résoudre. Cette façon d'aborder un problème peut souvent aboutir à ce qui semble être un démarrage lent, mais à long terme, cette stratégie est beaucoup plus efficace.
Analyse approfondie avant de commencer. Peut sembler lent au début, mais stratégie beaucoup plus efficace à long terme.
Commence à travailler sur le problème immédiatement, mais atteint souvent des impasses car il a choisi un mauvais chemin dès le début.
Bien que les experts abordent la résolution de problèmes différemment et soient généralement plus performants que les novices, l'expertise n'est pas toujours une bonne chose. Il existe des conditions dans lesquelles en savoir trop peut mener à une inhibition — surtout dans la résolution créative de problèmes.
Dans cette étude utilisant la Tâche des Associations Distantes (RAT), trois types de problèmes ont été utilisés :
Résultat : Les experts en baseball ont fini par être pires que les novices pour résoudre les problèmes avec des solutions non liées au baseball ! Les experts étaient probablement trop fixés sur la recherche d'une solution liée au baseball quand ce n'était pas approprié.
Conclusion : Avoir trop de connaissances peut parfois réduire notre capacité à penser en dehors de la boîte.
Ce contenu est adapté du chapitre 10 de l'ouvrage disponible à :
https://pilegard.github.io/cogfoundations/?utm_source