Informer « l’architecture décomplexée » en situation pédagogique de conception numérique contrainte

Sandra MARQUES, Bernard FERRIES

Laboratoire de Recherche en Architecture (LRA) de l’ENSA de Toulouse sandra.marques@toulouse.archi.fr, bernard.ferries@toulouse.archi.fr

Résumé : l’objet de cet article est de questionner les rapports qu’entretiennent forme et information en situation pédagogique de conception architecturale numérique contrainte. Ici, ces rapports sont caractérisés par des appropriation(s) et réutilisation(s) du logiciel de simulation thermique « archiWIZARD» par des étudiants en architecture. Dans ce contexte précis, les étudiants cherchent un « compromis » entre formalisation d’une solution de conception et contraintes de réglementation thermique en vigueur en France (RT2012). Plus particulièrement, cet article interroge l’environnement de médiation instrumentale du dispositif pédagogique mis en place pendant le deuxième semestre de l’année 2012-2013 à l’École Nationale Supérieure d’Architecture (ENSA) de Toulouse, France. Mots clefs : Phase esquisse, pédagogie de la conception, réglementation thermique, situation contrainte de conception, activité instrumentée 1. Cadre général : informer « l’architecture décomplexée » Depuis la critique postmoderne, la capacité de l’architecture de comprendre les aspirations de la société, et d’y répondre, est constamment questionnée (Jencks, 1979 ; Venturi et al. 1987 ; Ibelings, 2003). Nous pourrions caractériser les trente à quarante dernières années, comme les années d'une grande liberté de création, d'ouverture de nouvelles frontières et de pistes pour l'avenir de l'architecture. Paradoxalement, ce sont des années où l'individualisme dans l'activité des architectes s'est avéré (même si le but était de revaloriser leur domaine), en renforçant, entre autres, le fossé entre la société et les architectes. Il existe de multiples façons d’illustrer ce fossé. Les technologies numériques et l’usage qu’en font les architectes font partie de ce débat et annoncent un changement essentiel d’attitude de l’architecte. Le sociologue et philosophe Michel Freitag, connu pour ses critiques de la postmodernité (Freitag, 1992, 2002), souligne que l’attitude avant-gardiste de résistance et de critique, très caractéristique du postmodernisme et du déconstructivisme, serait en train de disparaître pour laisser place à une architecture « sans complexe » qui consiste à considérer les choses pour ce qu’elles sont. Une architecture sans obligation de chercher partout des significations et qui privilégie avant tout, des configurations qui intègrent des « compromis inédits » entre performance environnementale et expériences visuelles et spatiales. Pour concevoir cette « architecture décomplexée », l’architecte intègre de plus en plus à son langage conceptuel le langage informatique en devenant une sorte de « master builder » de l’informationnel. Cette hybridation de langages n’est pas neutre. Elle interpelle la morphogenèse sous l’optique de nouvelles configurations entre le « sujet concepteur » (pour reprendre l’expression utilisée par Lebahar, 2007), « l’objet de son activité » et les « instruments » qu’il utilise pour informer « l’architecture décomplexée ». Ici, l’acte d’informer (du latin informare) signifie littéralement participer à la forme, mais aussi donner forme (métaphoriquement) à la pensée, au raisonnement. L’information numérique devient donc une sorte d’ADN d’une connaissance communiquée et communicable.

Cet article rend compte de la mise à l’épreuve de cette hybridation dans un dispositif pédagogique1 à l’École Nationale Supérieure d’Architecture (ENSA) de Toulouse. Dans le cadre de ce dispositif, le logiciel « sketchUP » est utilisé conjointement avec le logiciel « archiWIZARD esquisse » (logiciel de simulation thermique dédié aux architectes). L’objectif est d’assister les étudiants dans leurs démarches conceptuelles en phase d’esquisse par une « configuration du compromis » (très caractéristique de « l’architecture décomplexée) entre « formalisation d’une solution » et « contraintes de la réglementation thermique » en vigueur en France (RT2012). 2. Problématique Au cœur du dispositif pédagogique, trois actions font figure de fil d’Ariane :

- La modélisation : car elle rend visible et intelligible des liens entre complexité numérique (instrumentations et méthodes) et morphogenèse, permettant un raffinement progressif des itérations de conception par l’analyse et la simulation des phénomènes architecturaux.

- La médiation : car elle suppose un recadrage des objectifs, une redéfinition des règles dans un contexte marqué par des incertitudes et évolutions imprévisibles (le contexte de développement du projet).

- La morphogenèse : car elle est l’opérateur qui schématise l’expérience spatiale et participe à rendre visible et sensible les formes architecturales.

Ces actions se déroulent dans un environnement médié2 par des liens opératoires entre logiciels de CAO et de simulation thermique. Un environnement que nous pouvons qualifier de situation de conception architecturale numérique contrainte. Pourquoi ?

- D’abord, parce que les exigences de la RT20123 engendrent une « sorte de pression » (contraintes) sur les phases initiales de la conception architecturale. C’est pendant ces phases, que seulement 20 à 25% des frais de conception sont engagés, mais autour de 70 à 80% de l’impact environnemental du projet sont déterminés (Krygiel & Nies, 2008).

- Deuxièmement, parce que en France, et depuis juillet 2013, il est obligatoire d’utiliser un logiciel pour effectuer les calculs de la réglementation thermique RT2012. Ce logiciel doit être évalué par une commission du Ministère de l'écologie, du développement durable et de l'énergie et du CSTB4. Le logiciel « Archiwizard Esquisse » (AWZ dans la suite de ce texte), choisi par le corps enseignant du dispositif pédagogique que nous décrivons dans cet article, figure parmi les logiciels évalués et certifiés par le ministère et le CSTB.

La question que l’on peut se poser est : jusqu’à quel degré les tâches développées à l’aide du logiciel AWZ assistent l’étudiant architecte dans ses choix de conception en phase d’esquisse ? Pour tenter de répondre à cette question, et étant donnée que le flux de travail du dispositif pédagogique porte sur des cas d’appropriation(s) et de réutilisation(s) entre les logiciels sketchUP et AWZ, nous nous appuyons sur le modèle théorique des « Situations d’Activités Instrumentées » (Rabardel, 1995). 1 Le dispositif pédagogique s’intitule « Études de références et cas pratiques » et s’inscrit dans l’unité d’enseignement de troisième année d’études « Sciences et techniques pour l’architecte ». 2 Bien que le verbe « médier » n’existe pas dans la langue française, ce néologisme sera utilisé dans le cadre de cet article pour parler d’une relation qui résulte d’une médiation instrumentée. Ce problème terminologique s’explique par le fait qu’aux substantifs médiation et médiatisation ne correspond qu’un seul et même verbe, médiatiser. Cependant, le verbe « médiatiser » ne nous semble pas renvoyer aux caractéristiques d’une relation issue d’une médiation. La médiatisation (ou action de médiatiser) définit le fait de « rendre médiat » quelque chose par un intermédiaire (medium) auquel on n’attribue pas de rôle dans la relation. Or, dans une situation de médiation en conception architecturale, le medium n’est pas neutre (il joue un rôle de médiateur). Pour cette raison, il nous semble préférable d’utiliser le néologisme « médier » pour questionner le rôle d’instrument médiateur du logiciel AWZ dans le dispositif pédagogique. (Rézeau, 2002). 3 Sans rentrer dans les détails, ces exigences se traduisent par : 1. Une exigence d’efficacité énergétique minimale du bâti (caractérisé par le coefficient Bbio) ; 2. Une exigence de consommation maximale d’énergie primaire (définie par le coefficient Cep.); 3. Une exigence de confort d’été (mesurée à l’aide du coefficient Tic : Tic réf.) ; 4. Des exigences de moyens : par ex. présence d’installations de production d’énergies renouvelables ; le traitement des ponts thermiques et de l’étanchéité à l’air ; l’obligation d’une surface minimale de baies vitrées (1/6 de la surface habitable). 4 CSTB : Centre Scientifique et Technique du Bâtiment

3. Cadre conceptuel Le modèle des « Situations d’Activités Instrumentées » de Rabardel (1995, 2005) identifie les relations entre le sujet, l’objet de son activité, et les instruments qu’il utilise dans le développement de l’activité (Figure 1). Ici, l’activité n’est pas une simple réponse ou un réflexe, mais elle implique également une composante de transformation du milieu à l’aide d’instruments. Ce qui nous permet raisonnablement d’inférer que l’environnement de l’activité instrumentée est étroitement liée au concept de médiation.

Figure 1 : L’Environnement de l’Activité Instrumentée (adaptation de Rabardel, 1995)

Rappelons que pour Rabardel, l’instrument est une entité mixte composé d’une part d’artefact (matériel ou symbolique) et d’autre part des schèmes d’utilisation qui vont permettre « l’insertion d’un instrument comme composante fonctionnelle de l’action du sujet ». L’instrument peut être éphémère ou avoir un caractère permanent (réutilisable dans situations futures). Quant aux schèmes d’utilisation, ils remplissent quelques fonctions de médiation :

- des fonctions épistémiques : tournées vers la compréhension des situations - des fonctions pragmatiques : tournées vers la transformation de la situation et l’obtention de

résultats - des fonctions heuristiques : orientant et contrôlant l’activité

Si nous transposons ces notions à la problématique de notre article :

- L’artefact peut être associé à la présence des logiciels dans la conduite des activités de conception du projet (AWZ et sketchUP)

- Les schèmes peuvent être associés aux processus d’appropriation et de réutilisation de ces logiciels en situation de conception architecturale numérique contrainte

- L’instrument, peut être associé à la configuration du dispositif pédagogique lui-même (logiciels + schèmes d’utilisation éphémères et permanents)

- Le sujet, l’étudiant en troisième année de son cursus d’études d’architecture - L’objet (situation problème), l’action d’informer la phase d’esquisse par l’intégration du

logiciel AWZ dans le flux de travail afin de trouver un compromis entre « formalisation d’une solution » et « contraintes de la réglementation thermique RT2012».

4. Cadre opératoire Les activités du dispositif pédagogique décrit dans cet article se déroulent en mode asynchrone par rapport aux activités développées en atelier de projet (jours différents de la semaine).

- D’abord, il y a une présentation du thème de travail (densité en milieu urbain) et du programme et contexte d’implantation du projet (étude d’habitations individuelles groupées et composées en bandes dans la commune de Baziège au sud de Toulouse) par les enseignants de projet (atelier de projet).

- Après avoir choisi les parcelles où ils interviendront, les étudiants sont répartis en groupes et commencent leurs activités au sein du dispositif pédagogique que nous présentons dans le cadre de cet article. Ce dispositif faisant figure « d’environnement d’action instrumentée ». L’usage du logiciel ArchiWIZARD (AWZ) est ici faite dans une optique de « sensibilisation » à l’intégration des critères environnementaux et exigences de la RT2012 en phase esquisse5.

- La méthode de travail proposée aux étudiants est basée sur la comparaison de variantes (Figure 2) : chaque variante correspondant à un « moment » dans la « formalisation d’une solution ». Pour chaque variante, ils choisissent un paramètre à modifier (par ex. orientation, compacité, ouvertures, choix des matériaux, masques, brises soleil, végétation, environnement proche, production d’énergies renouvelables, etc.) et récoltent les informations visuelles (actualisations du modèle) et quantitatives issues de l’interface AWZ qu’ils transposent dans un tableau récapitulatif (Figure 3).

Figure 2 : Méthode de comparaison des variantes

Figure 3 : Exemple de tableau contenant le changement de paramètres entre variantes V1 et V2 (Projet des étudiants : Marion Lambert, Zoé Barthoux, promotion 2012-2013)

5 Nous précisions que AWZ a pour ambition l’intégration des « contraintes thermiques (confort – consommation - réglementation) dès les premiers choix de solutions/dispositions techniques et en limitant les modifications en cours de projet ». Il permet l’import direct et dynamique des modélisations faites avec certains logiciels de CAO (SketchUP, Revit, Archicad, Vectorworks, Allplan). Dans le cadre du dispositif pédagogique 2012-2013, les étudiants ont utilisé sketchUP pour la modélisation en phase esquisse. Pendant les deux années précédentes, ce dispositif pédagogique n’était pas associé aux activités d’un atelier de projet et les étudiants ont travaillé à partir de leurs projets du semestre antérieur. L’expérience s’est avérée beaucoup moins riche.

5. Point de vue de l’étudiant Afin d’illustrer l’activité instrumentée qui est au cœur du dispositif pédagogique et, plus particulièrement, le rapport médié « sujet-objet» (en d’autres termes, le rapport « étudiant-situation problème »), prenons quelques extraits des rapports présentés par les étudiants. On remarquera que les fonctions épistémiques, pragmatiques et heuristiques de la médiation instrumentale s’inscrivent pleinement dans la recherche du compromis entre « formalisation d’une solution » et « contraintes de la réglementation thermique RT2012».

« Dans nos expérimentations du logiciel AWZ nous avons voulu d’abord tester l’impact du mode d’imbrication de la maison. Cela nous a permis de mettre en évidence les écarts entre une maison ayant plusieurs mitoyens et une maison située en extrémité de bande. On constate d’après les résultats sur AWZ que l’impact est vraiment considérable (…) Le logiciel nous a permis de nous rendre compte de nombreux éléments dont nous n’avions pas forcément conscience et que nous avons pu tester. (…) Il permet de prendre facilement en compte dès la conception la règlementation thermique et les divers paramètres influençant le confort. Il nous donnait des résultats rapidement en terme de besoin, BBio et confort bien plus rapidement que si nous avions dû faire les calculs nous-mêmes. Ce temps gagné nous donne l’opportunité de pouvoir expérimenter et mieux connaître les effets de tel ou tel changement dans le projet (…) L’utilisation d’AWZ pourrait à terme nous donner des réflexes et permettre de mieux concevoir ». (Pauline d’Antin&Cécile Esparbes, promotion 2012-2013)

« Les valeurs obtenues à l’aide du logiciel AWZ nous ont permis de déterminer en phase esquisse que sans doute l’orientation du notre projet ne permettait pas un confort thermique et solaire optimal. Malgré tout nos efforts en jouant sur les variantes (ouvertures, ventilation nocturne, masque végétaux, casques, composition des matériaux, etc.), notre maison présentait encore un nombre d’heures très élevé où la température est supérieure à 28°C (…) Nous avons déduit de cette étude que toute modification, même minime, peut apporter un changement (positif ou pas) du pont de vue du confort de l’habitat(…) L’aide à la conception devient un atout majeur dans l’avancement du projet. Néanmoins, l’aide à la conception fournie par AWZ présente certaines limites: les solutions performantes proposées ont un coût élevé et non négligeable dans la conception du bâtiment ». (Linkia Hodel-Larregle&Maëlys Compoint, promotion 2012-2013)

5. Conclusion Les activités du dispositif pédagogique que nous venons de décrire, se déroulent dans un environnement médié par le logiciel d’analyse thermique 3D ArchiWIZARD. La médiation pragmatique (visualisation de l’actualisation des indicateurs à partir de la variation d’un paramètre) et la médiation heuristique (le choix du paramètre mettant en évidence l’adéquation ou pas du processus de formalisation d’une solution aux contraintes de la réglementation thermique RT2012) tendent à montrer que :

- La fonction attribuée aux informations chiffrées (issues des calculs et rapports de synthèse produits par AWZ) ont joué parfois un rôle trop important dans l’activité exploratoire. Certains étudiants n’ont pas hésité à faire table rase des idées de départ (variante initiale), à cause de la non conformité aux exigences de la RT2012.

- La visualisation en temps réel des implications de chaque paramètre et les capacités de synchronisation entre modèle sketchUP et modèle d’analyse AWZ ont permis aux étudiants de creuser les problématiques initiales de conception et d’ouvrir de nouvelles pistes de réflexion. Cependant, les choix de nouveaux paramètres sont fortement influencés par les fonctionnalités d’AWZ. Certains étudiants ont jugé d’ailleurs contraignant de renseigner le modèle AWZ (critiques de l’interface).

- AWZ fourni des graphes par pièce, représentant les courbes annuelles de température intérieure et extérieure, ainsi que les valeurs moyennes, ce que facilite un premier aperçu du comportement thermique des espaces (analyse par pièce) et une évaluation de l’impact des stratégies passives de conception en phase esquisse (analyse de l’ensemble). À ce sujet, les cartes solaires et les analyses d’éclairage ont joué un rôle important dans l’étude volumétrique des variantes (morphogenèse).

La réutilisation (en atelier de projet) des informations obtenues lors des séances instrumentées par AWZ (étude des variantes du projet) semble avoir rempli certaines fonctions de médiation : compréhension des situations, transformation de la situation et orientation de l’activité. Le rapport entre la partie artefactuelle de l’instrument (fonctionnalités d’AWZ) et les choix des paramètres (schèmes d’action et usages) ont participé au processus d’informer « l’architecture décomplexée ».

Références bibliographiques Freitag, M., 1992. Architecture et société, collection essais. Saint-Martin La lettre volée, Montréal. Freitag, M., 2002. « XXIe siècle  : la fin de l’architecture? » Revue Polyrama, n°116. Ibelings, H., 2003. Supermodernisme. L’architecture à l’ère de la globalisation. Hazan, Paris. Jencks, C., 1979. Le langage de l’architecture post-moderne. Denoël, Paris. Krygiel, E., Nies, B., 2008. Green BIM: successful sustainable design with building information modeling. Wiley Pub., Indianapolis. Lebahar, J.-C., 2007. La conception en design industriel et en architecture. Hermès, Paris. Rabardel, P., 1995. Les hommes et les technologies. Approche cognitive des instruments contemporains. Armand Colin, Paris. Rabardel, P., Béguin, P., 2005. Instrument mediated activity : from subject development to anthropocentric design. Theoretical Issues in Ergonomics Science, n°6, 429–461. Rézeau, J., 2002. « Médiation, médiatisation et instruments d’enseignement  : du triangle au ‘carré Pédagogique’  ». ASp. la revue du GERAS, 183–200. Venturi, R., Scott Brown, D., Izenour, S., 1987. L’enseignement de Las Vegas. Mardaga, Bruxelles.