Apprendre à gérer une forêt : comparer l’utilisation d’un simulateur de forêt à d’autres ressources pédagogiques pour développer les compétences de diagnostic sylvicole

L’écosystème forestier forme aussi un environnement qualifié de dynamique (Hoc, 1996), vivant (Mayen et Lainé, 2014) et à longs délais de réponses (Samurçay et Rogalski, 1992) ce qui signifie que la forêt évolue et continue d’évoluer même sans l’intervention d’un forestier, et qu’il faut par ailleurs attendre un certain nombre d’années pour voir les résultats d’évolutions des interventions en forêt (par exemple, le cycle pour gérer de bout en bout un peuplement de chênes sessiles peut durer au moins 160 ans). En conséquence, gérer et apprendre à gérer un environnement forestier demande d’élaborer des diagnostics exigeants sur le plan cognitif. Il demande, pour les futurs forestiers, de raisonner l’interaction des différentes composantes et processus inhérents à l’écologie forestière (comme la photosynthèse , la décomposition des sols, la concurrence d’accès aux ressources et leurs impacts sur la croissance des arbres), d’anticiper le devenir des processus et les résultats d’actions sur l’ensemble des composantes de l’écosystème, d’estimer l’adaptation des essences à la station, de composer avec l’incertitude des résultats et l’incertitude liée à des imprévus climatiques (sécheresse, incendie, tempête, etc.). La complexité de l’environnement forestier peut donc apparaître comme un obstacle à l’apprentissage du diagnostic. Il est important pour les apprenants de développer des capacités à percevoir et déchiffrer les informations pertinentes de l’environnement pour prendre des décisions d’interventions adaptées (les types d’interventions à réaliser, leurs planifications dans le temps et leurs intensités) qui puissent répondre aux enjeux de prises en compte de la multifonctionnalité de la forêt. De plus, s’il n’est pas possible pour les apprenants de vérifier les résultats des interventions sylvicoles dans le temps, il n’est pas non plus possible de revenir en arrière pour annuler ou modifier les décisions de coupes réalisées suite au diagnostic.

Lorsque la situation de travail et d’apprentissage est complexe et difficile d’accès, les simulateurs peuvent constituer des réponses pédagogiques (notamment combinés à la réalité virtuelle pour former dans notre cas un Environnement Virtuel Éducatif) pour présenter des concepts abstraits, agir sur des variables difficilement manipulables, mettre en scène des phénomènes temporellement inobservables car trop rapides ou trop lents voire de recommencer une action (Pastré et al., 2005). Dans le cas des apprentissages professionnels, de tels dispositifs suggèrent des effets « plutôt positifs » dans différents secteurs comme le pilotage (aviation, navigation), la gestion de procédures (de centrale nucléaire, de feu de forêts) ou la santé (Tricot, 2020). Néanmoins, les résultats de recherches précisent que de tels dispositifs ne sont pas des outils « miracles », l’efficacité des simulateurs dépendant en partie de la nature du scénario pédagogique proposé (activité de résolution de problème, conduite d’un débriefing) et d’un équilibre entre le degré de réalisme entre la situation simulée et la situation réelle. Selon ces mêmes recherches, les plus-values des simulateurs s’apprécient à partir d’analyses fines, menées au cas par cas, en fonction du simulateur conçu pour répondre à des apprentissages ciblés selon le secteur professionnel donné.

Afin de répondre à nos objectifs, nous avons mené une analyse de l’activité conduite dans une perspective de didactique professionnelle (Pastré et al., 2006) auprès de 14 apprenants volontaires, tous issus de la formation technique de la filière forêt bois : 3 BP Responsable de Chantiers Forestiers (RCF), 6 Bac Pro Forêt et 5 BTS Gestion Forestière (GF).

En vue d’analyser la qualité des diagnostics sylvicoles, nous avons construit une mise en situation (basée sur l’épreuve évaluative E7-2 du BTS GF)¹. Les participants étaient invités à mener un diagnostic sylvicole concret à partir de trois ressources distinctes (lors de 3 entretiens différents) : un déplacement en forêt, l’utilisation du premier prototype de Silva Numerica (voir Figure 2 pour une illustration du logiciel), l’utilisation de photos et de vidéos d’une parcelle forestière. Lors des entretiens, nous demandions aux apprenants de verbaliser à voix haute leurs actions et leurs raisonnements en cours d’action (c’est-à-dire, lorsqu’ils conduisent le diagnostic sylvicole), de décider des interventions à mener sur un peuplement et, dans le cas de l’utilisation de Silva Numerica, de réaliser une partie des décisions proposées. Parfois, le chercheur intervenait pour demander des explicitations aux participants, en partie lorsque la verbalisation spontanée s’arrête, lorsqu’elle ne correspond pas à l’action observée ou lorsque des événements significatifs pour notre recherche se produisent.

Sur le plan technique, l’enregistrement des entretiens par dictaphone et par vidéo occupe une place importante dans le recueil de données. Dans une perspective de didactique professionnelle (Olry et al., 2021), les traces vidéo, croisées aux verbalisations, nous ont permis d’analyser l’activité des apprenants en situation, de saisir le décours temporel de l’activité et des raisonnements élaborés à partir des trois ressources étudiées, et dans le cas de l’utilisation du prototype Silva Numerica, d’analyser les résultats d’actions sur le simulateur. Pour comprendre de manière très fine le déroulement de l’activité, le cheminement des raisonnements au niveau individuel, les empêchements et les ajustements réalisés pendant l’action, nous avons cherché à identifier et formaliser les composantes du schème décrit par Vergnaud (1996) à savoir :

• les buts, les sous-buts des actions et les anticipations ;
• les règles d’actions, les prises d’informations et de contrôle opérées ;
• les invariants opératoires composé des concepts-en-acte et les théorèmes-en-acte ;
• les inférences élaborées en situation.

Parmi les concepts-en-acte, la qualité et la conformation des bois sont directement liés à l’aspect productif de la forêt ; ils orientent le but général de produire les plus beaux bois possibles en vue de leur commercialisation. Les deux théorèmes-en-acte suivants sont directement en lien avec le concept de mise en lumière des arbres et du semis pour leur développement. Si la lumière n’est pas une variable directement manipulable par de futurs professionnels, les apprenants poursuivent deux sous-buts : apporter de la lumière et de la place pour faire croître les arbres désignés d’avenir² (mais pas trop pour éviter l’apparition de défauts sur les troncs, conduisant à une dévalorisation commerciale).

Si les variables du peuplement sont massivement repérées en forêt, d’autres variables ne sont pas reconnues, mobilisées ou articulées par les apprenants, et ce, même si elles apparaissent dans les différentes ressources étudiées. Par exemple, les variables issues de la station et du vivant ne sont pas ou peu prises en compte (par exemple : décrire le type d’humus et raisonner son potentiel sur le peuplement, identifier la présence de vers de terre sur la base des turricules pour raisonner un processus de décomposition important, etc.). Sans l’articulation de ces informations, les apprenants ne parviennent pas toujours à formuler des bilans intermédiaires ne les conduisant pas à définir des états de la situation. Ils ont une représentation de la forêt sous forme d’îlots, ce qui limite les possibilités de proposer des interventions pertinentes et cohérentes (Chiron et al., 2019).

Nous observons des différences entre les niveaux de formations, toutes ressources confondues. Les apprenants de BP RCF et de Bac Pro Forêt repèrent davantage des informations quantitatives comme les diamètres et la hauteur des arbres pour définir l’état et le potentiel d’une forêt. Ils sous-estiment les variables temporelles (les cycles de rotation proposés sont trop courts) les conduisant à raisonner les différentes interventions de manière réactive. À l’inverse, en cherchant à vérifier certaines valeurs correspondant à des normes professionnelles (par exemple : espacement moyen, diamètre d’exploitabilité du chêne), les apprenants du BTS GF formulent des interventions qui envisagent l’évolution de la croissance des arbres dans l’espace et dans le temps ; leurs raisonnements d’interventions sont davantage orientés sur l’anticipation des transformations du peuplement dans le temps.

Parmi les résultats importants consacrés à l’utilisation des différentes ressources, nous constatons que les supports photos et vidéos occasionnent parfois des erreurs dans le diagnostic sylvicole (par exemple : reconnaitre le régime et le traitement sylvicole³). Dans le cas d’un peuplement un peu ambigu, des apprenants ne confrontent pas toujours les informations perçues avec les données chiffrées dont ils disposent (les données dendrométriques⁴). Articuler les données visuelles avec les données dendrométriques tirées de documents de gestion peut faire l’objet d’une attention plus marquée en formation.

L’utilisation du premier prototype de Silva Numerica offre aux apprenants la possibilité de réaliser différentes opérations successives, de mener des éclaircies⁵, et de simuler les résultats d’actions dans le temps (ces éléments sont peu accessibles sur le terrain). Certains apprenants réalisent leurs actions de façon séquentielle, d’autres sont en difficulté, tâtonnent longuement et doivent changer de buts et de sous-buts (par exemple : faire une éclaircie par le haut). Les possibilités de mener des interventions sur un cycle long et de recommencer permet aux apprenants de raisonner et de planifier leurs actions, de gagner en rapidité lors de certaines procédures et d’affiner certaines prises d’informations (notamment lorsqu’ils sont confrontés à des compromis, c’est-à-dire choisir des arbres à couper dans un bouquet d’arbres présentant tous des qualités). Nous mettons en évidence que la visualisation des résultats suscite chez 6 apprenants un développement de leurs représentations d’un processus peu visible à l’œil nu, la concurrence des arbres pour l’accès à la lumière. En conséquence, ils remettent en doute leurs précédentes actions et étendent leurs prises d’informations pour vérifier les indicateurs de la concurrence dans l’espace et dans le temps (par exemple : vérifier l’imbrication des houppiers⁶).

Notes de bas de page :

1. La première version de Silva Numerica étant à l’état de prototype, il n’a pas été possible de l’utiliser en formation. ↩︎
2. Les arbres d’avenir sont des arbres dont le potentiel est jugé suffisant pour répondre aux objectifs de productions fixées. Les opérations sylvicoles sont orientées à leurs profits. ↩︎
3. Le régime est un mode de renouvellement du peuplement forestier (futaie, taillis ou taillis-sous-futaie), et le traitement est l’ensemble des intervenions appliquées en vue de maintenir ou de faire évoluer le peuplement vers une structure déterminée (régulière ou irrégulière). ↩︎
4. Les données dendrométriques concernent les mesures des arbres au niveau global et individuel comme la hauteur, le diamètre, la densité, le volume, etc. ↩︎
5. Les éclaircies sont des coupes sélectives réduisant le nombre d’arbres notamment pour leur commercialisation. ↩︎
6. Les houppiers sont les ramifications des arbres situées au-dessus du fût. Il s’agit en quelque sorte du branchage. ↩︎