Tests de résolution de problèmes

1. Résumé / Abstract

Les Tests de résolution de problèmes (Problem-Solving Tests), développés au début des années 1960 par Philip R. Merrifield, Joy Paul Guilford, Paul R. Christensen et J. W. Frick dans le cadre du projet de recherche sur les aptitudes (Aptitudes Research Project) à l’Université de Californie du Sud, constituent une batterie d’évaluation psychométrique majeure conçue pour opérationnaliser et analyser les composantes factorielles de l’intellect mobilisées dans la résolution de problèmes humains. Publiée initialement dans la revue Psychological Monographs: General and Applied en 1962, cette recherche s’inscrit au cœur du modèle théorique tridimensionnel de la Structure de l’intellect (Structure-of-Intellect ou SOI) élaboré par Guilford.

L’instrument se compose d’une batterie globale comprenant 33 épreuves cognitives administrées à des cadets de l’aviation navale et des candidats officiers de l’aviation militaire américaine. Parmi ces épreuves figurent douze tests expérimentaux nouvellement construits pour mesurer spécifiquement des phases hypothétiques de la résolution de problèmes, trois tests complexes servant de critères de réussite, et dix-huit tests de repérage (marker tests) ciblant des facteurs intellectuels préalablement isolés dans les travaux de l’équipe de Guilford. Les épreuves exploitent des formats de réponse variés, incluant des questions à choix multiples (QCM) ainsi que des items à réponses construites ou de complétion (format ouvert court).

Sur le plan psychométrique, les analyses factorielles menées par les auteurs ont permis de confirmer la présence de dix facteurs cognitifs connus relevant principalement des opérations de cognition, de production convergente, de production divergente et d’évaluation portant sur des contenus sémantiques et symboliques, tout en isolant un nouveau facteur distinct lié à la cognition des transformations sémantiques. L’ensemble fournit une démonstration rigoureuse que la résolution de problèmes ne relève pas d’une faculté unitaire indifférenciée (comme le facteur g classique), mais d’un agencement dynamique de capacités intellectuelles différenciées sollicitées séquentiellement selon les exigences de la tâche.

2. Mots-clés / Keywords

Tests de résolution de problèmes, Joy Paul Guilford, Philip R. Merrifield, Structure de l’intellect, Aptitudes Research Project, pensée divergente, pensée convergente, analyse factorielle, cognition sémantique, psychométrie cognitive, cadets de l’aviation navale, évaluation de l’intelligence.

3. Auteurs / Authors

La batterie des Problem-Solving Tests a été conçue par une équipe de psychométriciens et de chercheurs en psychologie différentielle de renommée internationale rattachés au laboratoire de recherche sur les aptitudes cognitives de l’Université de Californie du Sud (University of Southern California, Los Angeles, États-Unis) :

• Philip R. Merrifield : Psychométricien et chercheur principal au sein du projet de recherche sur les aptitudes cognitives (USC), ultérieurement professeur à l’Université de New York (NYU). Ses travaux ont porté sur la modélisation mathématique des aptitudes intellectuelles, l’analyse multivariée et la créativité appliquée.
• Joy Paul Guilford (1897–1987) : Professeur émérite de psychologie à l’Université de Californie du Sud, ancien président de l’American Psychological Association (APA). Figure historique de la psychométrie différentielle, il a révolutionné la mesure de l’intelligence en introduisant le modèle SOI et en développant le concept fondamental de créativité psychologique et de pensée divergente.
• Paul R. Christensen : Chercheur associé et statisticien au sein du projet de recherche sur les aptitudes de l’USC, co-concepteur de nombreux tests standardisés de pensée créative et d’évaluation des aptitudes logiques.
• J. W. Frick : Chercheur et méthodologiste rattaché à l’Aptitudes Research Project, spécialiste de l’échantillonnage psychométrique et de la calibration des instruments d’évaluation de la pensée productive.

4. Objectif / Purpose

L’objectif fondamental des Problem-Solving Tests développés par Merrifield et ses collaborateurs (1962) est d’élucider la nature des processus intellectuels qui sous-tendent la résolution de problèmes complexes chez l’adulte, en articulant les apports de la psychologie cognitive naissante et de la psychométrie factorielle rigoureuse. Historiquement, la résolution de problèmes était fréquemment conceptualisée par les théoriciens de la psychologie générale (notamment sous l’influence des travaux de John Dewey ou des psychologues de la Gestalt comme Karl Duncker) comme un processus unitaire ou une suite invariable d’étapes psychologiques. Parallèlement, les psychométriciens traditionnels, dans le sillage de Charles Spearman, tendaient à attribuer la performance dans ces tâches complexes à l’action globale d’un facteur général d’intelligence (g).

L’ambition des auteurs était de rompre avec ce réductionnisme unitaire en démontrant que le succès dans les différentes phases d’un problème repose sur un ensemble complexe mais identifiable d’aptitudes cognitives indépendantes. Plus précisément, l’évaluation visait à déterminer si les capacités requises pour comprendre la nature d’un dilemme, formuler des hypothèses, générer des voies alternatives d’action et sélectionner la solution optimale correspondaient point par point aux cellules catégorielles du modèle de la Structure de l’intellect de Guilford.

Sur le plan pratique et appliqué, ce programme d’évaluation répondait à une commande stratégique du secteur militaire américain, financée par l’Office of Naval Research (ONR). L’objectif était de perfectionner les outils de sélection, de classification et d’entraînement des personnels navigants d’élite (cadets de l’aviation navale et officiers de réserve de l’aéronavale à la base aéronavale de Pensacola en Floride). Les contextes opérationnels de l’aviation militaire exigent en effet une prise de décision rapide, une flexibilité adaptative face à des pannes inattendues et une capacité critique à évaluer les conséquences de décisions tactiques sous forte contrainte temporelle. D’un point de vue clinique et de recherche contemporaine, cette batterie a posé les fondations empiriques de l’évaluation neuropsychologique des fonctions exécutives, de la flexibilité cognitive et du raisonnement inférentiel.

5. Construit psychologique / Construct

Le construit psychologique ciblé par cette batterie est la résolution de problèmes (problem solving), appréhendée non pas comme une entité monolithique, mais comme un cycle interactionnel composé de phases successives exigeant chacune des opérations intellectuelles distinctes. Merrifield, Guilford, Christensen et Frick ont découpé le construit en étapes clés, associant à chacune d’elles des dimensions factorielles spécifiques :

1. La phase de préparation et de compréhension du problème

Cette phase initiale implique la reconnaissance de l’existence d’une situation problématique, l’identification de ses paramètres structurants et l’appréhension des relations entre les éléments donnés. Dans le modèle SOI, cette étape recrute au premier chef les facteurs de Cognition, en particulier :

• Cognition de systèmes sémantiques (CMS) : Capacité à saisir la structure globale, l’organisation spatio-temporelle ou la logique interne d’une situation complexe exprimée verbalement. Par exemple, comprendre un scénario d’accident d’aviation ou décoder un énoncé technique complexe.
• Cognition d’unités sémantiques (CMU) : Compréhension précise du sens des mots et des concepts isolés (le facteur verbal classique).
• Cognition de relations sémantiques (CMR) : Capacité à discerner les liens logiques de cause à effet ou de dépendance mutuelle unissant les variables en présence.

2. La phase de production d’idées et de pistes de solutions

Une fois le problème formulé, l’individu doit concevoir des démarches d’action. Les auteurs distinguent ici deux grands modes de production intellectuelle :

• Production divergente : Mobilisée lorsque le problème est mal défini, ouvert, ou admet une pluralité de réponses acceptables. Elle sollicite la fluidité idéationnelle (génération rapide d’un grand nombre d’idées), la flexibilité spontanée (capacité à changer de catégorie conceptuelle) et la flexibilité d’adaptation (capacité à redéfinir les contraintes initiales).
• Production convergente : Sollicitée lorsque le problème admet une réponse unique déterminée par des règles logiques rigides. L’individu doit synthétiser les indices disponibles pour déduire la solution exacte (ex. : production de systèmes sémantiques [NMS] ou production de transformations sémantiques [NMT]).

3. La phase de vérification et d’évaluation critique

Aucune démarche de résolution ne peut aboutir sans une régulation métacognitive continue. Cette dimension correspond aux opérations d’Évaluation de la théorie SOI :

• Évaluation de systèmes sémantiques (EMS) : Aptitude à juger de la cohérence interne, de la faisabilité pratique et des faiblesses logiques d’un plan complet de résolution avant ou pendant sa mise en œuvre.
• Sensibilité aux problèmes : Capacité à anticiper les défaillances potentielles, les lacunes matérielles ou les conséquences négatives imprévues d’une action envisagée.

6. Cadre théorique / Theoretical Framework

Le cadre théorique des Problem-Solving Tests repose sur la convergence féconde entre deux courants fondamentaux de la psychologie du XXe siècle : la théorie des étapes de la pensée réflexive issue de la tradition fonctionnaliste et gestaltiste, et la théorie factorielle de la Structure de l’intellect (Structure of Intellect) développée par J. P. Guilford.

Sur le plan conceptuel, les auteurs s’inspirent explicitement des travaux séminaux de John Dewey (1910), qui décrivait la résolution réflexive en cinq étapes logiques : le sentiment d’une difficulté, la localisation et la définition de la difficulté, la suggestion de solutions possibles, le développement par le raisonnement des conséquences de ces suggestions, et l’expérimentation ou vérification finale conduisant à l’acceptation ou au rejet. Ils intègrent également les apports de la psychologie de la forme (notamment Karl Duncker et Max Wertheimer) concernant le rôle de la restructuration cognitive, de l’élimination de la fixité fonctionnelle et de l’insight dans le franchissement des impasses intellectuelles.

Sur le plan structural, l’ossature méthodologique est fournie par le modèle de la Structure de l’intellect de Guilford. Ce modèle organise les aptitudes humaines le long de trois axes orthogonaux indépendants :

• Les opérations (processus intellectuels exécutés sur l’information) : Cognition (C), Mémoire (M), Production divergente (D), Production convergente (N), Évaluation (E).
• Les contenus (nature ou format de l’information traitée) : Figural (F), Symbolique (S), Sémantique (M), Comportemental (B).
• Les produits (organisation structurale de l’information résultante) : Unités (U), Classes (C), Relations (R), Systèmes (S), Transformations (T), Implications (I).

Dans cette perspective, Merrifield et al. ont formulé l’hypothèse opérationnelle selon laquelle un problème complexe n’active pas une fonction psychique isolée, mais déclenche une trajectoire séquentielle ou récursive à travers différentes cases de la matrice SOI. En concevant des épreuves ciblant des intersections spécifiques (par exemple CMS, NMS, NMT, EMS), ils ont démontré empiriquement que les performances aux tests de résolution de problèmes peuvent être prédites et décomposées par l’analyse des capacités factorielles sous-jacentes du sujet.

7. Validité / Validity

L’étude de validité menée par Merrifield, Guilford, Christensen et Frick (1962) illustre l’approche psychométrique rigoureuse préconisée par l’école factorielle de Californie du Sud. La démarche de validation a porté à la fois sur la validité de construit, la validité différentielle et la validité critériée.

Validité de construit

La validité de construit a été établie par l’intermédiaire de la méthode de la matrice factorielle multi-tests. En administrant simultanément les douze nouvelles épreuves expérimentales et dix-huit tests de repérage (marker tests) dont la saturation factorielle pure avait été documentée et répliquée dans des dizaines d’études antérieures de l’USC, les auteurs ont pu examiner la configuration spatiale des saturations. Les résultats ont confirmé que les épreuves expérimentales saturaient fidèlement sur les facteurs théoriquement attendus (notamment CMS, NMS, DMU, EMS), attestant que les épreuves mesurent bien les dimensions intellectuelles pour lesquelles elles avaient été modélisées et non des artefacts méthodologiques.

Validité critériée (critères complexes de résolution de problèmes)

Pour ancrer l’évaluation dans la réalité empirique, trois épreuves synthétiques complexes de résolution de problèmes ont été incluses comme critères de performance globale :

• Le test de diagnostic de pannes (Troubleshooting Test) ;
• Le test de planification d’itinéraires et d’opérations (Planning Maneuvers) ;
• Le test de déduction de principes logiques complexes.

Les régressions multiples et les décompositions de variance factorielle ont révélé que la réussite à ces tâches globales dépendait significativement de la contribution combinée des facteurs de cognition de systèmes sémantiques (CMS), de production convergente de transformations (NMT) et d’évaluation critique de systèmes (EMS). Ce profil confirme la validité prédictive des tests de composants élémentaires par rapport aux critères globaux d’efficacité cognitive opérationnelle.

Validité discriminante

L’analyse des corrélations inter-tests a démontré une nette indépendance entre les mesures de production divergente (fluidité, flexibilité de la pensée) et les mesures de cognition verbale générale (CMU) ou de raisonnement formel déductif (NMS). Cette dissociation statistique a apporté une preuve cruciale contre la thèse d’un facteur général d’intelligence prédominant, démontrant que la capacité à inventer de nouvelles démarches face à un problème inédit ne se confond pas avec la maîtrise du vocabulaire ou l’application mécanique d’algorithmes appris.

8. Fidélité / Reliability

Dans la monographie originale de 1962, la fidélité des mesures a été évaluée au moyen de méthodes conformes aux standards psychométriques de l’époque pour les batteries de tests chronométrés à visée différentielle.

Pour les tests comportant des sous-parties homogènes ou des items ordonnés en difficulté équivalente, les coefficients de fidélité ont été estimés par la méthode du partage bilatéral (split-half), corrigée par la formule de prédiction de Spearman-Brown. Pour les tests de vitesse pure ou les épreuves à temps très limité, des fidélités basées sur la corrélation entre formes équivalentes ou entre sous-scores de sections chronométrées séparément ont été calculées.

Les coefficients de fidélité rapportés pour la majorité des tests de repérage et des nouveaux tests expérimentaux s’échelonnent typiquement entre 0,65 et 0,85, des valeurs tout à fait satisfaisantes pour des tests de temps restreint administrés en groupe dans des conditions militaires standardisées :

• Les tests de Cognition verbale et de Compréhension de systèmes sémantiques (CMS) présentent les fidélités les plus élevées, oscillant fréquemment entre 0,78 et 0,86.
• Les tests de Production divergente et de Flexibilité idéationnelle, qui reposent sur des réponses libres soumises à un jugement de pertinence, affichent des coefficients modérés à solides, généralement situés entre 0,66 et 0,76, reflétant l’hétérogénéité intrinsèque des processus de génération créative.
• Les accords inter-juges pour les items à format de complétion libre ont été rigoureusement contrôlés au moyen de guides d’étalonnage des réponses, atteignant des corrélations de cotation inter-évaluateurs supérieures à 0,90.

9. Analyse factorielle / Factor Analysis

L’analyse factorielle constitue le cœur méthodologique et la contribution théorique majeure du protocole de recherche de Merrifield, Guilford, Christensen et Frick (1962). L’échantillon analysé comprenait un groupe homogène d’environ 219 cadets de l’aviation navale (Naval Air Cadets) et candidats officiers de l’aviation à l’école de Pensacola (États-Unis).

Méthodologie d’extraction et de rotation

Une matrice de corrélations inter-tests (coefficients produit-moment de Pearson) a été calculée sur l’ensemble des 33 variables. Les facteurs communs initiaux ont été extraits par la méthode centroïde de Thurstone (méthode de référence avant la généralisation computationnelle de l’analyse en composantes principales). Par la suite, les facteurs ont été soumis à des rotations orthogonales rigoureuses selon la méthode de rotation visuelle par paires vers une structure simple (conforme aux critères stricts d’invariance développés dans le laboratoire de Guilford).

Facteurs identifiés et confirmés

L’analyse a permis d’isoler avec netteté 11 facteurs de l’intellect, dont 10 facteurs préalablement catalogués dans le système SOI et 1 nouveau facteur émergent :

• CMU (Cognition of Semantic Units) : Cognition des unités sémantiques (vocabulaire de haut niveau).
• CMC (Cognition of Semantic Classes) : Aptitude à percevoir des propriétés communes et à catégoriser des concepts verbaux.
• CMR (Cognition of Semantic Relations) : Compréhension de liens analogiques et relationnels entre concepts.
• CMS (Cognition of Semantic Systems) : Saisie de structures systémiques organisées et séquentielles (facteur pivot de la compréhension des problèmes).
• CMI (Cognition of Semantic Implications) : Sensibilité aux problèmes, anticipation des besoins, des conséquences lointaines et des lacunes matérielles.
• DMU (Divergent Production of Semantic Units) : Fluidité idéationnelle (génération foisonnante d’idées répondant à une consigne ouverte).
• DMT (Divergent Production of Semantic Transformations) : Flexibilité spontanée d’adaptation (capacité à détourner l’usage classique d’objets ou de concepts pour résoudre une impasse).
• NMC (Convergent Production of Semantic Classes) : Classification univoque sous contrainte logique stricte.
• NMS (Convergent Production of Semantic Systems) : Synthèse logique orientée vers une solution unique, modélisation de plans ordonnés.
• EMS (Evaluation of Semantic Systems) : Jugement critique sur la viabilité, l’efficacité relative et la cohérence de dispositifs ou d’actions proposés.
• Le nouveau facteur identifié : Cognition des transformations sémantiques (ou réorganisation/redéfinition) : Aptitude à percevoir une réinterprétation nécessaire d’éléments familiers pour répondre à un contexte imprévu (franchissement de la fixité fonctionnelle).

Cette structure a démontré empiriquement que les tâches globales de résolution de problèmes ne saturaient pas sur un facteur résiduel unique, mais distribuaient leurs variances entre les facteurs CMS, NMS, NMT et EMS, validant l’hypothèse de composabilité analytique de la résolution de problèmes.

10. Instrument de mesure / Instrument

La batterie globale des tests de résolution de problèmes (Merrifield et al., 1962) est organisée sous la forme d’un ensemble structuré d’épreuves papier-crayon individuelles et collectives :

• Type d’évaluation : Batterie de tests de performance cognitive maximale chronométrée.
• Format d’administration : Administration papier-crayon (paper-and-pencil), collective ou individuelle, hautement standardisée, sous la supervision d’un examinateur formé.
• Structure globale : La batterie expérimentale intégrale compte 33 tests distincts, subdivisés en :
  • 12 nouveaux tests expérimentaux ciblant spécifiquement les étapes de résolution de problèmes ;
  • 3 tests de critères simulant des tâches complexes et complètes de résolution de pannes et de planification ;
  • 18 tests de repérage (marker tests) servant d’ancrages factoriels issus des programmes de recherche antérieurs de Guilford.
• Formats de réponse :
  • Choix multiples (QCM) : L’examiné sélectionne la réponse correcte ou la décision la plus appropriée parmi 4 ou 5 options proposées (dominant dans les tests de cognition, d’évaluation et de production convergente).
  • Format de complétion ou de réponse libre courte : L’examiné doit inscrire un terme, formuler une hypothèse explicative, proposer des utilisations inédites d’un objet ou dresser une liste d’inconvénients matériels (dominant dans les tests de production divergente et d’implication).
• Durée et contraintes de passation : Épreuves de vitesse-puissance. Chaque sous-test individuel est strictement chronométré, la plupart des modules durant entre 3 et 12 minutes par section, pour un temps total de passation de la batterie complète réparti sur plusieurs sessions de travail.
• Cotation :
  • Pour les items à choix multiples : 1 point par réponse correcte, avec application classique d’une correction pour divination (guessing formula : Score = Bonnes réponses – [Mauvaises réponses / (k – 1)]).
  • Pour les items à réponse ouverte : cotation selon des grilles typologiques standardisées élaborées par le laboratoire, comptabilisant le nombre d’idées pertinentes non redondantes ou le degré de flexibilité des catégories conceptuelles mobilisées.

11. Permissions, Tarifs et Année du test / Permissions & Fee and Test Year

Les Problem-Solving Tests ont été initialement formalisés et publiés en 1962 dans la collection des monographies scientifiques de l’American Psychological Association. Les données historiques, les protocoles expérimentaux et les analyses factorielles détaillées relèvent de la publication fondatrice de Merrifield, Guilford, Christensen et Frick.

Concernant les droits d’auteur, les autorisations et l’accès contemporain :

• Propriété intellectuelle : Les livrets de tests originaux, les protocoles d’administration et les manuels associés font l’objet d’un copyright détenu initialement par l’Université de Californie du Sud (Aptitudes Research Project) et, pour certains instruments dérivés de Guilford, commercialisés historiquement par la société Sheridan Psychological Services (Orange, Californie).
• Usage pour la recherche contemporaine : L’article fondateur de 1962 est accessible via les archives numériques de l’American Psychological Association (PsycARTICLES). Les chercheurs souhaitant réutiliser les protocoles ou administrer les épreuves exactes doivent solliciter les autorisations nécessaires auprès des ayants droit ou des dépositaires légaux des archives psychométriques de J. P. Guilford.
• Tarifs : La batterie en tant qu’ensemble commercial unifié n’est plus distribuée sous forme de kit standard grand public. Les coûts d’accès se limitent généralement aux droits d’acquisition des publications universitaires d’origine ou aux frais d’accès aux archives scientifiques spécialisées.

12. Références / References

• Dewey, J. (1910). How we think. D. C. Heath & Co. https://doi.org/10.1037/10903-000
• Duncker, K. (1945). On problem-solving. Psychological Monographs, 58(5), i–113. https://doi.org/10.1037/h0093599
• Guilford, J. P. (1956). The structure of intellect. Psychological Bulletin, 53(4), 267–293. https://doi.org/10.1037/h0040755
• Guilford, J. P. (1959). Three faces of intellect. American Psychologist, 14(8), 469–479. https://doi.org/10.1037/h0046827
• Guilford, J. P. (1967). The nature of human intelligence. McGraw-Hill.
• Merrifield, P. R., Guilford, J. P., Christensen, P. R., & Frick, J. W. (1962). The role of intellectual factors in problem solving. Psychological Monographs: General and Applied, 76(10), 1–21. https://doi.org/10.1037/h0093850
• Thurstone, L. L. (1938). Primary mental abilities. University of Chicago Press.

13. Questions et items du questionnaire / Scale Items