Enjeu n°1 - Formation d'un esprit scientifique innovant
Je citerais en exergue B. Jarrosson (« Invitation à la philosophie des sciences », Seuil, Points sciences, 1992) : « La science n'est pas enseignée dans sa perspective historique... L'élève ne trébuche pas toujours par sa faute ; à force de lui cacher la genèse de ce qu'on lui apprend, la science scolaire s'enrobe d'un mystère qui accroît la difficulté. Un enseignement détaché de son histoire ne restitue pas le questionnement, si important pour le développement et la compréhension de la science... En revenant à certains moments forts de l'histoire, une nouvelle idée de la science émergeait pour les élèves et, avec elle peut être, une façon un peu différente d'envisager le métier (d'ingénieur) qui les attendait. La science sortait de son ghetto de discipline fermée pour devenir une ouverture sur le monde. »
Cette position se retrouve dans l'introduction de J. Dhombres à ses conférences sur l'histoire des sciences données à Centrale Nantes (1993).
Le questionnement est à la base d'une connaissance réelle (Bachelard G., "La formation de l'esprit scientifique", Vrin, 1972). Les concepts, énoncés sans la problématique qui a donné lieu à leur élaboration, seront privés de leur sens profond et certainement mal utilisés. L'histoire peut redonner du sens à la science en mettant en relief les conditions d'émergence des concepts et leur domaine de validité qui conditionne la plausibilité de la théorie dont ils forment l'ossature. Plus prosaïquement, elle stimule l'explication des formules, la vérification de leur homogénéité, l'interprétation de leurs divers paramètres et le rapprochement de diverses disciplines via l'analogie de leur structure.
Les concepts sont les éléments constitutifs de la théorie qui les rassemble en un tout cohérent. Après un rapide survol de l'évolution des modes de raisonnement, nous verrons que les critères de validation ou de réfutation d'une théorie, loin d'être universels, dépendent eux aussi en partie du cadre conceptuel de l'époque.
A cette occasion, il sera utile de préciser ce qui différence la pratique scientifique de la magie car les non‑scientifiques actuellement ont beaucoup de mal à distinguer les deux pour les raisons suivantes : l'image de la science relève plus du mythe que de la raison et des cautions scientifiques sont données à des pratiques magiques (analyse astrologique par ordinateur).
Une bonne part de la production scientifique est ou sera classée dans le lot des erreurs. Il serait dommage de n'en tirer aucun enseignement. Certaines erreurs dites fatales sont bonnes à connaître pour éviter de retomber dans leur piège létal. D'autres, plus bénignes, correspondent aux voies explorées transformées en impasses. Les répertorier fera gagner du temps. D'autres encore, les plus bénéfiques, féconderont tout un pan de recherche. Enfin, il est des erreurs tenaces, vieilles de plus d'un millénaire, dont l'analyse révèlera sans doute une structure archétypique caractéristique de l'esprit humain.
mercredi 13 janvier 2010
mardi 12 janvier 2010
L'enjeu (suite)
Il faut donc adapter le type d'enseignement dispensé au nouveau métier d'ingénieur. L'entraînement à la pratique de l'induction et de la modélisation peut être développé grâce à deux méthodes complémentaires:
La prise de conscience du besoin d'une théorisation par la confrontation aux problèmes technologiques concrets. La théorie est découverte et mise en oeuvre en fonction du besoin pratique. Le questionnement, nécessaire à toute connaissance, est induit ici par la pratique. Cette démarche est possible et nécessaire dans le cadre d'un enseignement organisé partiellement en projets (industrie ou recherche), mais elle est lourde à gérer et n'est pas exhaustive.
L'enseignement de l'histoire des sciences peut alors prendre le relais sous deux formes distinctes et complémentaires :
Intégrée dans chaque discipline, elle permet (1) d'expliquer l'émergence (nécessaire ou aléatoire) des concepts, en insistant sur le sens physique, le domaine de validité et l'homogénéité des formules, et (2) de mettre en évidence les concepts‑clés de la discipline qui serviront de jalons pour sa compréhension globale.
Seront explicités à l'aide d'exemples, les méthodologies, les déclics créateurs et la progression des connaissances qui est encore trop souvent perçue comme linéaire et cumulative. Le déroulement du cours sera donc transdisciplinaire et s'attachera à dégager des notions relatives aux processus cognitifs en science et à leur évolution.
L'enseignement des sciences se résume souvent à l'exposé des acquis scientifiques à un temps t donné. Cette démarche n'est pas suffisante pour pouvoir former un esprit critique, s'écarter des tentations du dogmatisme et de l'idée d'une progression constante et linéaire vers la Vérité, établie à jamais et totalement déconnectée de son environnement culturel. Une telle vision de la science, statique et couleur d'ivoire, ne prédispose pas à l'innovation. Les différents chapitres de ce cours espèrent en présenter une vision plus réaliste et surtout plus féconde. Suivant Lévy‑Leblond (14), «la science doit cesser de se croire cumulative, l'épistémologie normative et l'histoire descriptive. Il faut abolir les frontières entre les trois ».
Il faut donc adapter le type d'enseignement dispensé au nouveau métier d'ingénieur. L'entraînement à la pratique de l'induction et de la modélisation peut être développé grâce à deux méthodes complémentaires:
La prise de conscience du besoin d'une théorisation par la confrontation aux problèmes technologiques concrets. La théorie est découverte et mise en oeuvre en fonction du besoin pratique. Le questionnement, nécessaire à toute connaissance, est induit ici par la pratique. Cette démarche est possible et nécessaire dans le cadre d'un enseignement organisé partiellement en projets (industrie ou recherche), mais elle est lourde à gérer et n'est pas exhaustive.
L'enseignement de l'histoire des sciences peut alors prendre le relais sous deux formes distinctes et complémentaires :
Intégrée dans chaque discipline, elle permet (1) d'expliquer l'émergence (nécessaire ou aléatoire) des concepts, en insistant sur le sens physique, le domaine de validité et l'homogénéité des formules, et (2) de mettre en évidence les concepts‑clés de la discipline qui serviront de jalons pour sa compréhension globale.
Seront explicités à l'aide d'exemples, les méthodologies, les déclics créateurs et la progression des connaissances qui est encore trop souvent perçue comme linéaire et cumulative. Le déroulement du cours sera donc transdisciplinaire et s'attachera à dégager des notions relatives aux processus cognitifs en science et à leur évolution.
L'enseignement des sciences se résume souvent à l'exposé des acquis scientifiques à un temps t donné. Cette démarche n'est pas suffisante pour pouvoir former un esprit critique, s'écarter des tentations du dogmatisme et de l'idée d'une progression constante et linéaire vers la Vérité, établie à jamais et totalement déconnectée de son environnement culturel. Une telle vision de la science, statique et couleur d'ivoire, ne prédispose pas à l'innovation. Les différents chapitres de ce cours espèrent en présenter une vision plus réaliste et surtout plus féconde. Suivant Lévy‑Leblond (14), «la science doit cesser de se croire cumulative, l'épistémologie normative et l'histoire descriptive. Il faut abolir les frontières entre les trois ».
lundi 11 janvier 2010
L'enjeu d'une histoire des sciences
La résolution innovante de problèmes posés dans l'industrie, travail attendu de tout ingénieur, nécessite une certaine aisance dans la manipulation des concepts scientifiques et une reconnaissance de leur adéquation aux problèmes concrets. Cette proposition peut être illustrée comme suit :
Phase I d'induction : du problème concret à la reconnaissance des concepts adaptés au problème
Phase II de modélisation : des concepts à la formalisation (domaine de validité)
Phase III de déduction : de la formalisation aux solutions formelles (résolution)
Phase IV de savoir-faire : des solutions formelles aux solutions applicables et commercialisables (innovation).
Le savoir‑faire, bien que transmis au cours des études, surtout si elles sont connectées avec le milieu industriel, reste néanmoins le privilège de l'expérience.
La phase déductive, souvent liée à la simulation, est largement enseignée par le biais des mathématiques et, maintenant, bien automatisée grâce à la puissance de calcul des ordinateurs.
La phase modélisation ne fait l'objet pour l'instant que d'un enseignement spécialisé et de haut niveau (certaines grandes écoles, départements de mathématiques appliquées en faculté).
Quant à la phase inductive, correspondant à la phase de positionnement du problème,
elle est le plus souvent passée sous silence. A l'école, on n'apprend pas à poser un problème avec des données d'entrées surabondantes et souvent imprécises ou sujettes à caution.
Au XIX ème siècle, le métier d'ingénieur alliait le scientifique au technique et une seule et même personne pouvait et se devait d'enchaîner harmonieusement les quatre phases.
Au XX ème siècle, les ingénieurs, confrontés à des calculs de plus en plus complexes, ont privilégié les phases III et IV, dérivant ainsi vers la technicité et laissant aux scientifiques le soin de résoudre les phases I et II.
Il semble néanmoins que, depuis les années 80, l'ingénieur, libéré des calculs par l'ordinateur, poussé vers l'innovation par des contraintes de concurrence de plus en plus fortes et peut‑être aussi un peu déçu par le manque d'adéquation au concret des solutions apportées par les scientifiques, reprenne en main les phases d'induction et de modélisation.
Cette évolution a été anticipée d'une vingtaine d'années par quelques catégories d'ingénieurs, polyméristes, géologues, agronomes, dont le sujet d'étude demandait une intuition nourrie d'une longue expérience, une maitrise des changements d'échelle au sein de systèmes complexes et compliqués (la complexité est liée au manque d'information) et la prise en compte d'un facteur souvent éludé, le temps.
Il faut donc adapter le type d'enseignement dispensé au nouveau métier d'ingénieur.
La résolution innovante de problèmes posés dans l'industrie, travail attendu de tout ingénieur, nécessite une certaine aisance dans la manipulation des concepts scientifiques et une reconnaissance de leur adéquation aux problèmes concrets. Cette proposition peut être illustrée comme suit :
Phase I d'induction : du problème concret à la reconnaissance des concepts adaptés au problème
Phase II de modélisation : des concepts à la formalisation (domaine de validité)
Phase III de déduction : de la formalisation aux solutions formelles (résolution)
Phase IV de savoir-faire : des solutions formelles aux solutions applicables et commercialisables (innovation).
Le savoir‑faire, bien que transmis au cours des études, surtout si elles sont connectées avec le milieu industriel, reste néanmoins le privilège de l'expérience.
La phase déductive, souvent liée à la simulation, est largement enseignée par le biais des mathématiques et, maintenant, bien automatisée grâce à la puissance de calcul des ordinateurs.
La phase modélisation ne fait l'objet pour l'instant que d'un enseignement spécialisé et de haut niveau (certaines grandes écoles, départements de mathématiques appliquées en faculté).
Quant à la phase inductive, correspondant à la phase de positionnement du problème,
elle est le plus souvent passée sous silence. A l'école, on n'apprend pas à poser un problème avec des données d'entrées surabondantes et souvent imprécises ou sujettes à caution.
Au XIX ème siècle, le métier d'ingénieur alliait le scientifique au technique et une seule et même personne pouvait et se devait d'enchaîner harmonieusement les quatre phases.
Au XX ème siècle, les ingénieurs, confrontés à des calculs de plus en plus complexes, ont privilégié les phases III et IV, dérivant ainsi vers la technicité et laissant aux scientifiques le soin de résoudre les phases I et II.
Il semble néanmoins que, depuis les années 80, l'ingénieur, libéré des calculs par l'ordinateur, poussé vers l'innovation par des contraintes de concurrence de plus en plus fortes et peut‑être aussi un peu déçu par le manque d'adéquation au concret des solutions apportées par les scientifiques, reprenne en main les phases d'induction et de modélisation.
Cette évolution a été anticipée d'une vingtaine d'années par quelques catégories d'ingénieurs, polyméristes, géologues, agronomes, dont le sujet d'étude demandait une intuition nourrie d'une longue expérience, une maitrise des changements d'échelle au sein de systèmes complexes et compliqués (la complexité est liée au manque d'information) et la prise en compte d'un facteur souvent éludé, le temps.
Il faut donc adapter le type d'enseignement dispensé au nouveau métier d'ingénieur.
vendredi 8 janvier 2010
Les idées reçues (fin)
La science et le progrès
La recherche fondamentale finira tôt ou tard par déboucher sur des applications bénéfiques et contribuera au bonheur de l'homme.
En fait, le progrès technique a précédé celui des sciences jusqu'à Galilée. Ensuite une progression harmonieuse et équilibrée a pu se maintenir jusqu'à la fin du XIXème siècle. Par la suite, la science a pris le pas sur la technique qui s'est alors vue dépréciée.
La science et le progrès technique, social et intellectuel
Cette association fortement ancrée dans les esprits vient du siècle dernier.
Mais trop souvent, l'impulsion des recherches a été donnée par la guerre ou l'expansion coloniale. En fait, la science ne peut rien pour le bonheur de l'homme si ce dernier reste violent.
« Le rôle éducatif attribué à la science explique la part importante qui lui est faite dans l'enseignement, secondaire en particulier. Les mathématiques et la physique y sont supposées fournir un entraînement au raisonnement et à la rigueur, en même temps qu'un savoir effectif sur le monde. Mais, trop souvent, ne sont enseignés de la science que les aspects les plus dogmatiques : énoncés de résultats privés de leur contexte intellectuel, coupés des conditions historiques complexes de leurs origines, abstraits de leur relation avec les problèmes du présent. Alors que la science est censée offrir le modèle idéal de la rationalité et de la compréhension, son enseignement en général la transforme en un dogme autoritaire, ensemble de formules ou de lois à prendre ou plus souvent à laisser. Cette fausse transparence en fait bien évidemment un redoutable instrument d'intimidation intellectuelle et de sélection sociale: les mathématiques ont très avantageusement remplacé le latin dans cette fonction essentielle de l'instruction publique ».
La science, en tant qu'activité humaine, est capable d'engendrer le meilleur comme le pire parmi ses adeptes. Si elle était un passeport privilégié pour l'honnêteté, le désintéressement et l'humanisme, la société ne serait pas ce qu'elle est actuellement. Les quelques personnalités exceptionnelles ne doivent pas faire oublier l’ensemble de la population scientifique.
Ces premières réflexions, largement inspirées de LEVY‑LEBLOND J.M. (1984) « L'esprit de sel. Science, culture, politique » (Seuil, Points sciences) portent en germe l'ossature des chapitres constitutifs de ce cours. Elles seront reprises et illustrées par de nombreux exemples pris dans l'histoire des sciences avec des objectifs et des enjeux bien précis, énoncés au chapitre suivant.
La science et le progrès
La recherche fondamentale finira tôt ou tard par déboucher sur des applications bénéfiques et contribuera au bonheur de l'homme.
En fait, le progrès technique a précédé celui des sciences jusqu'à Galilée. Ensuite une progression harmonieuse et équilibrée a pu se maintenir jusqu'à la fin du XIXème siècle. Par la suite, la science a pris le pas sur la technique qui s'est alors vue dépréciée.
La science et le progrès technique, social et intellectuel
Cette association fortement ancrée dans les esprits vient du siècle dernier.
Mais trop souvent, l'impulsion des recherches a été donnée par la guerre ou l'expansion coloniale. En fait, la science ne peut rien pour le bonheur de l'homme si ce dernier reste violent.
« Le rôle éducatif attribué à la science explique la part importante qui lui est faite dans l'enseignement, secondaire en particulier. Les mathématiques et la physique y sont supposées fournir un entraînement au raisonnement et à la rigueur, en même temps qu'un savoir effectif sur le monde. Mais, trop souvent, ne sont enseignés de la science que les aspects les plus dogmatiques : énoncés de résultats privés de leur contexte intellectuel, coupés des conditions historiques complexes de leurs origines, abstraits de leur relation avec les problèmes du présent. Alors que la science est censée offrir le modèle idéal de la rationalité et de la compréhension, son enseignement en général la transforme en un dogme autoritaire, ensemble de formules ou de lois à prendre ou plus souvent à laisser. Cette fausse transparence en fait bien évidemment un redoutable instrument d'intimidation intellectuelle et de sélection sociale: les mathématiques ont très avantageusement remplacé le latin dans cette fonction essentielle de l'instruction publique ».
La science, en tant qu'activité humaine, est capable d'engendrer le meilleur comme le pire parmi ses adeptes. Si elle était un passeport privilégié pour l'honnêteté, le désintéressement et l'humanisme, la société ne serait pas ce qu'elle est actuellement. Les quelques personnalités exceptionnelles ne doivent pas faire oublier l’ensemble de la population scientifique.
Ces premières réflexions, largement inspirées de LEVY‑LEBLOND J.M. (1984) « L'esprit de sel. Science, culture, politique » (Seuil, Points sciences) portent en germe l'ossature des chapitres constitutifs de ce cours. Elles seront reprises et illustrées par de nombreux exemples pris dans l'histoire des sciences avec des objectifs et des enjeux bien précis, énoncés au chapitre suivant.
jeudi 7 janvier 2010
Les idées reçues (suite)
La science est méthodique
Elle peut se résumer à une mise en évidence attentive et systématique des faits, à la formulation d'hypothèses théoriques, à la déduction de conséquences observables, à la vérification expérimentale des conséquences et enfin à la validation ou au rejet de la théorie.
C'est un parcours que l'on s'efforce de suivre mais :
‑ Il n'existe pas de faits bruts. En fait, les théories admises et les conjectures pèsent lourd. Et en conséquence de cela, on ne voit souvent que ce que l'on s'attend à voir. L'observation, hors tout contexte théorique, est illusoire. L'exemple de la supernovae de 1610, observée par les chinois et non répertoriée par les occidentaux, est en cela caractéristique. La croyance en un monde céleste immuable, sans corruption (notion antique) a inhibé la prise en compte de l'observation en occident.
‑ L'hypothèse précède donc souvent l'observation. Et comme il n'y a pas de méthode infaillible pour formuler une nouvelle hypothèse, tout ce qui stimule l'imagination est alors bon (FEYERABEND P. , « Contre la méthode. Esquisse d'une théorie anarchiste de la connaissance », Seuil, Points sciences, 1975) : rapprochements d'idées incongrus, références culturelles lointaines ou analogies infondées. Suivant Einstein: « il faut être un opportuniste épistémologique faisant feu de tout bois ».
‑ La vérification des prédictions ne sera que partielle et la crédibilité d'une vérification ou d'une réfutation dépend de toute façon des théories admises et des cadres de pensée en cours.
La science est méthodique
Elle peut se résumer à une mise en évidence attentive et systématique des faits, à la formulation d'hypothèses théoriques, à la déduction de conséquences observables, à la vérification expérimentale des conséquences et enfin à la validation ou au rejet de la théorie.
C'est un parcours que l'on s'efforce de suivre mais :
‑ Il n'existe pas de faits bruts. En fait, les théories admises et les conjectures pèsent lourd. Et en conséquence de cela, on ne voit souvent que ce que l'on s'attend à voir. L'observation, hors tout contexte théorique, est illusoire. L'exemple de la supernovae de 1610, observée par les chinois et non répertoriée par les occidentaux, est en cela caractéristique. La croyance en un monde céleste immuable, sans corruption (notion antique) a inhibé la prise en compte de l'observation en occident.
‑ L'hypothèse précède donc souvent l'observation. Et comme il n'y a pas de méthode infaillible pour formuler une nouvelle hypothèse, tout ce qui stimule l'imagination est alors bon (FEYERABEND P. , « Contre la méthode. Esquisse d'une théorie anarchiste de la connaissance », Seuil, Points sciences, 1975) : rapprochements d'idées incongrus, références culturelles lointaines ou analogies infondées. Suivant Einstein: « il faut être un opportuniste épistémologique faisant feu de tout bois ».
‑ La vérification des prédictions ne sera que partielle et la crédibilité d'une vérification ou d'une réfutation dépend de toute façon des théories admises et des cadres de pensée en cours.
mercredi 6 janvier 2010
La science : les idées reçues (suite)
La science est objective
C'est souvent le critère employé pour caractériser la science vis à vis d'autres activités jugées subjectives telles que l'art, la politique, la magie,... Nous verrons plus loin ce qui différencie effectivement les activités de la science de celles de la magie.
Mais l'invention est une activité cérébrale donc tributaire des préjugés métaphysiques, religieux, culturels et esthétiques. Ils peuvent être d'ailleurs fécondants ou stérilisants suivant le type de recherche entreprise ou le contexte culturel de l'époque. Des méthodes ont été explicitées (Descartes, Bachelard ...) pour éviter les effets nocifs de ces préjugés, mais les deux effets sont difficilement séparables et souvent le résultat revient à « jeter le bébé avec l'eau du bain ».
La science est objective
C'est souvent le critère employé pour caractériser la science vis à vis d'autres activités jugées subjectives telles que l'art, la politique, la magie,... Nous verrons plus loin ce qui différencie effectivement les activités de la science de celles de la magie.
Mais l'invention est une activité cérébrale donc tributaire des préjugés métaphysiques, religieux, culturels et esthétiques. Ils peuvent être d'ailleurs fécondants ou stérilisants suivant le type de recherche entreprise ou le contexte culturel de l'époque. Des méthodes ont été explicitées (Descartes, Bachelard ...) pour éviter les effets nocifs de ces préjugés, mais les deux effets sont difficilement séparables et souvent le résultat revient à « jeter le bébé avec l'eau du bain ».
lundi 4 janvier 2010
En hommage à la métallogénie, un pôle transdisciplinaire des Sciences de la Terre, disparue en Europe prématurément.
La science : les idées reçues
La science est neutre
Les découvertes scientifiques seront utilisées à de bonnes ou de mauvaises fins selon le bon vouloir des hommes politiques. Les scientifiques ne seront pas responsables de cette utilisation.
Mais ces derniers revendiquent les honneurs lorsque les applications sont bénéfiques. Ils ne seraient donc responsables que de celles‑ci? De plus, le contexte socio‑politique entre pour beaucoup dans l'orientation des recherches et aura tendance à favoriser celles susceptibles de déboucher sur des applications lucratives ou utiles aux militaires. La cité et les scientifiques sont donc étroitement liés, en amont, pour le financement‑orientation et, en aval, pour les applications et la forme qu'elles prennent (par ex : la centralisation de l'exploitation de l'énergie nucléaire).
La science : les idées reçues
La science est neutre
Les découvertes scientifiques seront utilisées à de bonnes ou de mauvaises fins selon le bon vouloir des hommes politiques. Les scientifiques ne seront pas responsables de cette utilisation.
Mais ces derniers revendiquent les honneurs lorsque les applications sont bénéfiques. Ils ne seraient donc responsables que de celles‑ci? De plus, le contexte socio‑politique entre pour beaucoup dans l'orientation des recherches et aura tendance à favoriser celles susceptibles de déboucher sur des applications lucratives ou utiles aux militaires. La cité et les scientifiques sont donc étroitement liés, en amont, pour le financement‑orientation et, en aval, pour les applications et la forme qu'elles prennent (par ex : la centralisation de l'exploitation de l'énergie nucléaire).
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